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ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO

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Presentación del tema: "ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO"— Transcripción de la presentación:

1 ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO EN INGENIERÍA 12/02/10

2 “DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DE LOS GRUPOS DE GENERACIÓN ELÉCTRICA DE LA LAFARGE CEMENTOS S.A.” LUIS VINUEZA

3 OBJETIVO GENERAL El objetivo del proyecto es controlar un solo grupo que consiste en supervisar y automatizar todos los módulos y sistemas para la generación eléctrica

4 INTRODUCCION La empresa Lafarge Cementos S.A debido a la gran demanda de cemento en la región norte, se ha visto obligada a la duplicación de su producción, por lo cual se está implementando toda una nueva línea de producción, como son: el nuevo molino de cemento, horno, ensacadora Se adquieren 3 grupos de generación térmica compuesto de: Motores de combustión interna: marca Pielstick de 7.2 MW año1973 Generadores Leroy Somer Tableros de protección Schneider. Doble separador de crudo y diesel, Sistemas de enfriamiento y lubricación, Módulo Booster (sistema de combustible) marca L&K., AVR marca Leroy Somer modelo 630-3f, Sincronizador de línea, alternador, virador Governor marca Woodward modelo UG40-D.

5 PROCESO DE GENERACIÓN 1. Encendido manual de los módulos auxiliares.
2. No debe existir alarmas. 3. Encender los siguientes equipos: bomba de lubricación del alternador, bomba de balancines, radiadores, bomba de agua piscinas. 4. Se deja los sistemas encendidos 10 minutos, para purgar. Se da virador al motor 5. Arranque del motor. 6. Sincronización. 7. Aumento o disminución de carga. 8. Parada del motor.

6 DESCRIPCION FUNCIONAL Esquema modular del sistema de generación

7 DESCRIPCION FUNCIONAL
FILTRO DE AIRE

8 DESCRIPCION FUNCIONAL
VIRADOR Este sistema permite girar el motor de combustión interna. Se inserta una palanca mecánica la que permite acoplar el motor eléctrico con un sistema de engranes internos.

9 DESCRIPCION FUNCIONAL
HEATER

10 DESCRIPCION FUNCIONAL
BOMBA DE LUBRICACION DEL ALTERNADOR Esta bomba se encarga de lubricar el cojinete del alternador previo al arranque y durante la parada del Grupo Motriz. BOMBA DE BALANCINES

11 DESCRIPCION FUNCIONAL
AVR: Regulador Automático de Voltaje Equipo por medio del cual se inyecta un voltaje DC regulable a la excitatriz, este genera corriente trifásica que pasa por un puente diodos y de este inyecta la corriente para inducir al alternador y así poder controlar la potencia reactiva entregada por el Generador a la línea de distribución trifásica

12 DESCRIPCION FUNCIONAL
AVR: Regulador Automático de Voltaje Colocar el Interruptor de Excitación en ON. Si la velocidad supera el 90% el relé KR130 cierra circuito del AVR abre corto-circuito entre los pines 7 y 8 del AVR Pulsar “Start Acople” para pasar el mando al tablero de Sincronismo, comienza a parpadear una luz indicadora de Star Coupling. Se activa un relé que activa el funcionamiento remoto del AVR, como se muestra en la siguiente figura.

13 DESCRIPCION FUNCIONAL
Governor. Es un sistema mecánico que permite controlar la frecuencia y la potencia activa del motor y generado. Al momento de acoplar se cierra un relé el que permite el control remoto.

14 DESCRIPCION FUNCIONAL
Válvula de aire de arranque. Permite el paso de aire al momento del arranque del arranque del motor.

15 DESCRIPCION FUNCIONAL
Tablero de control del motor CODIGO NOMBRE 1HS1 Auxiliaries On (pulsador) 1HS2 Motor Start-Up (luz piloto) 1HS4 Reset alarm (pulsador) 1HS5 Reset Horn (pulsador) 1HS7 Fuel Oil (LFO/HFO) (selector) 2HS3 Exitatriz (ON/OFF) (selector) 2HS4 Voltaje (+/-) (pulsadores) 2HS6 Frecuencia (+/-) (pulsadores) 2HS7 Start Coupling (pulsador) 2HS8 Hands Out Alarm (pulsador) 5HS1 Alternador Lub. Oil Pump (selector) 6HS1 Radiatores ( Man/Auto) (selector) 7HS1 Balancín Pump (Man/Auto) (selector) 8HS1 Water Lake Pump (Man/Auto) (selector) 10HS1 Virador Command (On /Off) (selector) 11HS1 Heater (On /Off) (selector) 15HS1 Test Lamp (pulsador) 1HS3 Motor Stop 3HS1 Paro de Emergencia

16 DESCRIPCION FUNCIONAL
Tablero de campo de bomba balancines Botonera de campo del virador

17 DESCRIPCION FUNCIONAL
Tablero de Tratamiento de aceite: LO Separador

18 DESCRIPCION FUNCIONAL
Tablero de Acondicionamiento de Agua y Aceite: LO Conditioning y bomba de piscinas

19 DESCRIPCION FUNCIONAL
Tablero de Radiadores Compuesto por los equipos de maniobra y protección de 6 ventiladores con un total de 28.3KW. De este tablero se requieren señales para el control remoto de cada uno de los fan así como para supervisar que no haya fallas térmicas en ninguno de ellos, este sistema se encarga de enfriar el agua de camisas del motor

20 DESCRIPCION FUNCIONAL
Tablero de Tratamiento de Combustible

21 DESCRIPCION FUNCIONAL
Tablero de Módulo de Combustibles Booster Module.

22 DESCRIPCION FUNCIONAL
Tablero de Auxiliares de los grupos #5, #6 y #7 Tablero de Sincronismo Schneider.

23 DESCRIPCION FUNCIONAL
Especificaciones Motor Diesel-Bunker 16 PC - El motor tienes 16 pistones, balancines, 16 camisas y 16 inyectores. Además tiene 9 bancadas en las cuales se asienta el cigüeñal del motor. -El motor tiene dos turbo cargadores los cuales ayudan en la combustión del motor. Estos absorben aire frío que pasa por el filtro y lo impulsan al sistema de combustión y sacan los gases calientes después del ciclo combustión.

24 HARDWARE SENSORES

25 HARDWARE SENSORES Velocidad del motor PICK- UP+ controlador 514 R.P.M.
VARIABLES SENSOR SET ALARMA COMENTARIO Equipo: MOTOR DIESEL-BUNKER PIELSTICK X GRUPO Velocidad del motor PICK- UP+ controlador 514 R.P.M. 400 R.P.M. No llego a cumplir 400 R.P.M. en 30 segundos shutdown 535 R.P.M. Alarma Sobre Velocidad Eléctrica Parada Manual de Emergencia Switch Proximidad - Disparo por parada de emergencia palanca roja Manija virador Manija enrutada hacia virador engranado Presión de aire de arranque de tanque pulmón Switch de presión 7-10 bar 5 bar Baja presión de suministro de Aire Flujo en Camisas con bajo Flujo de Agua Switch de Flujo m3/h 2 m3/hr Valor mínimo de flujo solo alarma Presión de aire en el filtro de aire Switch de presión diferencial Alarma Temperatura Cilindro No 1ª Termocupla Tipo K ºC Alarma por alta temp. En cilindro 1A Temperatura Bancada No 1 RTD PT100 ºC 90 ºC Disparo por muy alta temp. Bancada No 1 Alarma por alta temp. Bancada No 1

26 Alarma por alta temp. de turbo No 1 A
HARDWARE SENSORES VARIABLES SENSOR SET ALARMA COMENTARIO Equipo: MOTOR DIESEL-BUNKER PIELSTICK X GRUPO Temperatura Entrada del aire de admisión a cilindros derecho RTD PT100 ºC Alarma de Alta Temperatura Alarma de muy Alta Temperatura Temperatura Salida del turbo ºC Temperatura de Entrada gases de escape No 1 del Turbo A Termocupla Tipo K ºC 610 ºC Alarma por alta temp. de turbo No 1 A Alarma por muy alta temp. de turbo No 1 A Temperatura de Entrada gases de escape No 2 del Turbo A Temperatura de Entrada gases de escape No 1 del Turbo B Alarma por alta temp. de turbo No 1 B Alarma por muy alta temp. de turbo No 1 B Presión de Ingreso de Aceite Lubricante Switch de Presión 5-6 Bar 2.8 Bar Alarma por Baja Presión de Aceite

27 TABLERO DE PANTA ELÉCTRICA (MLFB) CODIGO FABRICANTE
HARDWARE PLC Y MULTIPANEL TABLERO DE PANTA ELÉCTRICA (MLFB) CODIGO FABRICANTE DESCRIPCION MARCA CANTIDAD 6AV CD01-1AX1 Multi Panel MP277 de 10" SIEMENS 1 6AV CB00-0AX1 Simatic Compact Flash 128Mb 6EP1334-3BA00 Power Suply SITOP de 10A 24Vdc 6ES7315-2AG10-0AB0 PLC - CPU DP 6ES7953-8LM11-0AA0 MMC 4Mb 6GK CX10-0XE0 CP 343-1LEAN Ethernet Module 6ES7321-1BH02-0AA0 SM DI / 24Vdc Module 11 6ES7322-1BH01-0AA0 SM DO / 24Vdc Module 4 6ES7331-7KF02-0AB0 SM331 8 AI / +/-10V/ 4-20mA Module 10 6ES7153-1AA03-0XB0 IM 153 for ET200M Module 3

28 HARDWARE MULTIPANEL La pantalla mide 10”, El medio de comunicación que
se utiliza es MPI, se configura de la misma manera como si fuera profibus 485. Son subredes pequeñas Características técnicas Memoria Variables Pantallas Mensajes desplegados Multipanel 270 inox 6Mbyte 2048 500 4000

29 HARDWARE PLC S7-300 La capacidad de esta CPU viene dada en la siguiente lista: 16K de instrucciones. Bytes E/S Digitales - 128 Bytes E/S Analógicas - 0,3 ms / 1K Instrucciones

30 HARDWARE PLC S7-300 Tenemos 4 batidores. Se comunican mediante profibus 485, a cada tarjeta ET-200 se conectan 8 tarjetas de entradas y salidas digitales y análogas como máximo

31 HARDWARE PLC S7-300

32 HARDWARE Red de comunicación
Las IM o ET se conectan median PROFIBUS 485 EQUIPO DIRECCION CPU 315 DP-2 1 IM 135-1 2 3 4 El multipanel se conecta por MPI y tiene dirección 1

33 SOFTWARE El software utilizado es SIMATIC STEP 7, es de la marca SIEMENS. Los lenguajes de programación son: AWL, KOP y FUP

34 SOFTWARE Programa de automatización del grupo de generación eléctrica
Se debe tomar en cuenta los siguientes procesos: Proceso de arranque del motor Proceso de acoplamiento del motor Proceso de parada normal y anormal: Paro de Emergencia Sobre-velocidad Mecánica Sobre-velocidad Eléctrica Muy Alta temperatura en agua de camisas Baja presión de aceite a la entrada del motor Falla en el Sepam Fallo en arranque Muy Alta temperatura en los Devanados del Alternador Muy Alta temperatura en Bancadas

35 SOFTWARE Programa de automatización del grupo de generación eléctrica El programa de control fue dividido para el mejor desarrollo de las tareas de control, posee: un Bloque principal (OB1), un Bloque de arranque (OB100), 6 Funciones (FC) 14 Bloques de funciones (FB) con sus respectivos bloques de datos (DB). Cada uno de estos elementos realiza una función determinada dentro del sistema.

36 diseño de hmi La supervisión de las diferentes señales se la realiza mediante el multipanel táctil. El software utilizado es el WINCC Flexible. Las diferentes pantallas se las hicieron de la manera más sencilla para que sea de fácil manejo y visualización por parte del operador

37 diseño de hmi

38 diseño de hmi

39 diseño de hmi

40 diseño de hmi

41 diseño de hmi

42 Las diferentes pruebas que se realizaron son las siguientes:
PRUEBAS Y RESULTADOS Las diferentes pruebas que se realizaron son las siguientes: Las señales que se tienen dependiendo el sensor, llegan a los módulos de entradas análogas (PT-100, TC-K, presión) del PLC, utilizando un calibrador marca fluke modelo 725, se los simula. Y se lo monitorea con el software STEP 7. Se comprueba con el calibrador la medida real de cada sensor y se compara. 20/01/10

43 Todas las pruebas con las diferentes señales estuvieron correctas
PRUEBAS Y RESULTADOS Activaron las salidas del PLC, desde el software STEP 7, para verificar el funcionamiento de todos los relés conectados a sus módulos de salidas. Activaron las diferentes entradas digitales y se comprobó el funcionamiento con el STEP 7 Todas las pruebas con las diferentes señales estuvieron correctas 20/01/10

44 PRUEBAS Y RESULTADOS 20/01/10 VARIABLES SENSOR MEDIDA 1 MEDIDA 2
Descripcion CALIBRADOR MULTIPANEL Temperatura de Bancada - Anclaje Interior RTD PT100 90 ºc 140 ºc Temperatura de Bancada - Anclaje Exterior Temperatura de Bancada No 1 Temperatura de Bancada No 2 Temperatura de Bancada No 3 Temperatura de Cilindro No 6B Termocupla Tipo K 100 ºc 150 ºc Temperatura de Cilindro No 7B Temperatura de Cilindro No 8B Temperatura de Entrada de Gases 20/01/10

45 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Descripción Funcional del Sistema, Programas y Funcionamiento, las secuencias, manuales, programación de equipos de automatización, se ha comprobado, con exactitud que, para los fines del presente trabajo, su contenido específico es perfectamente compatible. Datos Técnicos de los Equipos, equipos de automatización, equipos de maniobra, protección e instrumentación, están perfectamente concatenados y son suficientemente necesarios para su funcionamiento 20/01/10

46 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Planos Eléctricos, Redes de Comunicación, topología planta eléctrica y los respectivos detalles específicos, fueron estudiados minuciosamente y se comprobó su eficiencia para complementar este proyecto, eminentemente técnico. Las pruebas del sistema es una de las partes fundamentales para puesta en marcha, por ello fue necesario tomar en cuenta todos los parámetros de seguridad evitando así problemas graves al sistema y al equipo humano. Verificando cada unos de los elementos del sistema se determinaron fallas existentes al momento de la puesta en marcha, logrando encontrar soluciones adecuadas para dichos contratiempos. 20/01/10

47 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Datos Técnicos de los Equipos, equipos de automatización, autómata SIMATIC S7-300, panel de operación MP-77, I-O de campo ET-200M equipos de maniobra, protección e instrumentación, se compruebe detalladamente su concatenación, con el fin de que su funcionamiento sea perfecto. 20/01/10

48 GRACIAS POR SU ATENCION
20/01/10


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