proyecto titulacion.pdf
-
Upload
chuy-cabanas-lemus -
Category
Documents
-
view
221 -
download
0
Transcript of proyecto titulacion.pdf
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
1/89
0
+
Departamento de Ingeniería Electrónica
Opción X
Memoria de Residencia Profesional
SUSTITUCIÓN DE CONTROL ANALÓGICO DELA UNIDAD No. 1
Para obtener el título de:Ingeniero Electrónico
Presenta:Jesús Alberto Cabañas Lemus
09070080
Asesor:Ing. Lauro Rubén Hernández Cruz
Ciudad Madero, Tamaulipas Octubre del 2013
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
2/89
1
ÍndiceIntroducción --------------------------------------------------------------------------------------------
Unidad I: Datos de la empresa
1.1- Historia ------------------------------------------------------------------------------------
1.2.- ¿Qué es CFE? --------------------------------------------------------------------------
1.3.- Responsabilidad Ambiental ---------------------------------------------------------
1.4.- Central Termoeléctrica Altamira ---------------------------------------------------
1.5.- Visión -------------------------------------------------------------------------------------
1.6.- Misión -------------------------------------------------------------------------------------
1.7.- Objetivos ---------------------------------------------------------------------------------
1.8.- Valores Corporativos ------------------------------------------------------------------
1.9.- Organigrama de la región sureste -------------------------------------------------
1.10.- Organigrama de la Central Termoeléctrica de Altamira --------------------
1.11.- Organigrama del Departamento de Instrumentación y Control ----------
Unidad II: Marco Teórico2.1.- Control Analógico: Introducción---------------------------------------------------
2.2.- Sistema de control---------------------------------------------------------------------
2.2.1.- Fundamentos matemáticos ----------------------------------------------
01
02
06
08
09
11
11
12
12
13
13
14
15
15
17
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
3/89
2
2.3.- Sistema de control lazo abierto ----------------------------------------------------
2.4.- Sistema de control lazo cerrado----------------------------------------------------
2.5.- Estrategia de Control------------------------------------------------------------------
2.6.- Sistema anterior------------------------------------------------------------------------
2.7.- Sistema actual--------------------------------------------------------------------------
2.7.1.- Software Sistema actual-------------------------------------------------
2.7.- Circuitos control analógico----------------------------------------------------------
2.7.01.- Control Maestro-----------------------------------------------------------
2.7.02.- Control Combustión------------------------------------------------------
2.7.03.- Control Agua de Alimentación-----------------------------------------
2.7.04.- Nivel del Deareador (tres elementos) -------------------------------
2.7.05. - Recirculación de flujo mínimo al condensador -------------------
2.7.06.- Temperatura de vapor sobrecalentado -----------------------------
2.7.07.- Temperatura de vapor recalentado ----------------------------------
2.7.08.-Temperatura de calentadores de aire-vapor -----------------------
2.7.09.- Recirculación en cabezal común de combustóleo ---------------
2.7.10.- Presión de gas combustible (1er cuadro) --------------------------
19
22
25
27
29
30
44
44
45
46
46
47
47
48
48
49
49
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
4/89
3
2.7.11.- Presión mínima de gas a quemadores (2do cuadro) ------------
2.7.12.- Presión mínima de combustóleo a quemadores -----------------
2.7.13.- Temperatura de combustóleo -----------------------------------------
2.7.14.- Presión de vapor auxiliar primera etapa ----------------------------
2.7.15.- Presión de vapor auxiliar segunda etapa --------------------------
2.7.16.- Presión de vapor de atomización a quemadores ----------------
2.7.17.- Nivel del pozo caliente del condensador---------------------------
2.7.18.- Nivel del tanque de goteo de ------------------------------------------
Calentadores de aire a vapor
2.7.19.- Presión vapor extracción No. 2 ---------------------------------------
Unidad III: Desarrollo del Proyecto
3.1.- Objetivo del proyecto -----------------------------------------------------------------
3.2.- Objetivos específicos ----------------------------------------------------------------
3.3.- Justificación del proyecto ----------------------------------------------------------
3.4.- Descripción de la problemática ---------------------------------------------------
3.5.- Desarrollo del proyecto ------------------------------------------------------------
Conclusión ----------------------------------------------------------------------------------------------
Bibliografía ----------------------------------------------------------------------------------------------
49
50
50
50
51
51
51
51
52
53
53
54
55
56
83
85
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
5/89
1
INTRODUCCIÓN
El proyecto con el nombre “ Sustitución de Control Analógico de la Unidad1” ,
nos fue asignado en la Central Termo eléctrica Altamira, la cual pertenece a la
Comisión Federal de Electricidad. Este proyecto es adecuado con la carrera de
ingeniería electrónica, ya que actualmente curso dicha carrera en el Instituto
Tecnológico de Ciudad Madero. En dicho instituto me impartieron materias como
Instrumentación y Control donde me enseñaron diferentes instrumentos de
medición, lazos de control. Gracias a los conocimientos adquiridos, obtuve la
oportunidad de realizar mis residencias profesionales en el Departamento deInstrumentación y Control de la Central Termoeléctrica Altamira.
Para llegar hasta este punto en mi carrera, curse por 8 semestres en la
carrera de Ingeniería Electrónica, durante los cuales me fueron impartidas
distintas materias que me ayudaron a desarrollar este proyecto de residencias y a
progresar en el trabajo laboral.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
6/89
2
UNIDAD I: DATOS DE LA EMPRESA1.1.- Historia
La historia registra que en el año de 1876 se inicia el empleo de la
electricidad en procesos industriales y pocos años después, las minas también lautilizaron. Fue tal el auge, que de 1877 a 1919 funcionaron en nuestro país más
de 30 empresas en la generación de electricidad.
En 1922 se dio el primer paso para reglamentar la industria eléctrica, al
crearse la Comisión Nacional de Fuerza Motriz. El sector contó con la primera
reglamentación formal al promulgarse el 30 de abril de 1926, el Código NacionalEléctrico (D.0.F 11/MAYO/1926), instrumento legal que permitió al gobierno
controlar las concesiones, regular las técnicas de operación de las empresas y
supervisar la generación y distribución de la energía eléctrica.
Las autoridades no cesaron sus esfuerzos por lograr mayor control en el
sector, y el 15 de agosto de 1928 se expide el reglamento del Código NacionalEléctrico, en el que se dispone que corresponda a la Secretaria de Industria,
Comercio y Trabajo el otorgamiento de concesiones para la producción de energía
eléctrica.
En 1933 la Confederación Nacional Defensora de los Servicios Públicos
solicitó la nacionalización de la industria eléctrica. En ese mismo año el congresode la unión en decreto de diciembre 29 de 1933 autoriza al Ejecutivo Federal, cuyo
titular era el C. General Abelardo L. Rodríguez, la creación de la Comisión Federal
de Electricidad el cual por diversas razones no llegó a ejecutarse. Este acto se
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
7/89
3
reforzó en 1934 con la reforma al artículo 73 constitucional, que reservo a la
Federación la facultad exclusiva para legislar en materia de energía eléctrica.
El Poder Ejecutivo Federal, representado por Lázaro Cárdenas del Rió,
decretó mediante la ley del 14 de agosto de 1937, en su art. 11, la creación de la
Comisión Federal de Electricidad, organismo entonces centralizado. Como se
mencionó anteriormente, en nuestro país la industria eléctrica no nació con una
finalidad clara de servicio público, sino con un sentido empresarial enfocado a la
producción. Esto daba lugar a la aplicación arbitraria de tarifas y discriminación
evidente en el destino de la energía producida.
El desarrollo de estas situaciones generó un marcado descontento público y
una dependencia creciente de las grandes empresas eléctricas respecto a las
actividades que se orientaban a la producción agrícola e industrial. El 14 de enero
de 1949 el ciudadano Presidente Constitucional Lic. Miguel Alemán Valdés,
expidió el decreto que establece el funcionamiento de la C.F.E, dándole la
estructura jurídica que hasta la fecha conserva como organismo público
descentralizado, con personalidad jurídica y patrimonios propios.
El Gobierno de la República, encabezado entonces por el Sr. Lic. Don
Adolfo López Mateos, el 27 de septiembre de 1960 anunció la conclusión de un
difícil periodo de negación que permitió, mediante la concertación y el diálogo, la
nacionalización del servicio público de energía eléctrica. Situación que se
convalida el 23 de diciembre de 1960 al publicar el decreto que adiciona el párrafo
sexto del artículo 27 de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos,
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
8/89
4
prohibiendo las concesiones a particulares para la prestación del servicio público
de energía eléctrica.
El Gobierno de la República se convirtió en administrador único, a través de
la C.F.E. de la Industria Eléctrica Mexicana; el mes de noviembre de 1965 fecha
en la que C.F.E. y sus empresas filiales son declaradas como una unidad
económica y fiscal por la S.H. y C.P., el proceso de integración continúa porque no
ha sido a un posible que culmine la disolución y liquidación de la Compañía de Luz
y Fuerza del Centro y Asociados, S.A. Hoy en día se abren nuevos horizontes en
donde C.F.E., tendrá que enfrentarse a los retos derivados de la globalización de
la economía mundial, la crisis en todos los países y sectores económicos, las
exigencias del GATT (Acuerdo General sobre Aranceles y Comercio) ahora OMC
(Organización Mundial de Comercio) y además a la apertura de nuestros
mercados por el TLC (Tratado de Libre Comercio), la legislación que autoriza los
productores independientes y la cogeneración; todo ello nos exige aumentar
nuestra productividad, disminuir nuestros costos y proporcionar un servicio de
calidad mundial para que los productos y servicios mexicanos tengan un precio
competitivo y sigamos siendo un pilar en la economía de nuestro país.
Nosotros como el elemento más importante y fundamental para el logro de
lo antes mencionado, debemos estar conscientes de que el cambio requerido de
mentalidad significa que trabajemos para satisfacer y superar las expectativas de
nuestros clientes, ya que de eso depende no sólo el futuro de la empresa sino de
nosotros mismos como parte de ella.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
9/89
5
En 1960 se realiza la nacionalización de la industria eléctrica, creándose las
divisiones de operación iniciándose la desconcentración de los procesos de
generación, transmisión, distribución y comercialización de la industria eléctrica.
En 1977 se reestructuró nuevamente la C.F.E., por proceso, dando origen a
las Regiones de Generación Hidroeléctrica, Termoeléctrica y de Transmisión; así
como las Áreas de Control y Divisiones de Distribución, dando estas últimas el
servicio administrativo a todos los procesos.
En 1989, con el objeto de fortalecer la coordinación y la gestión de las áreas
foráneas se crea la Subdirección de Producción, responsable de la generación y
transmisión de energía eléctrica en el ámbito nacional, dando origen a cinco
gerencias regionales de producción, siendo estas la Gerencias Regionales de
Producción Noroeste, Norte, Occidente, Central y Sureste.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
10/89
6
1.2.- ¿Qué es C.F.E.?
La Comisión Federal de Electricidad es una empresa del gobierno mexicano
que genera, transmite, distribuye y comercializa energía eléctrica para cerca de
33.8 millones de cliente, lo que representa a casi 100 millones de habitantes, e
incorpora anualmente más de un millón de clientes nuevos.
La infraestructura para generar la energía eléctrica está compuesta por 177
centrales generadoras, con capacidad instalada de 51,081 megawatts (MW). El
22.4% de la capacidad instalada corresponde a 21 centrales construidas con
capital privado por los productores independientes de energía (PIE). En la CFE se
produce la energía eléctrica utilizando diferentes tecnologías y diferentes fuentes
de energético primario. Tiene centrales termoeléctricas, hidroeléctricas,
carboeléctricas, geotermoeléctricas, eoloeléctricas y una núcleoeléctrica.
Para conducir la electricidad desde las centrales de generación hasta el
domicilio de cada uno de sus clientes, la CFE tiene cerca de 742 mil kilómetros de
líneas de transmisión y distribución.
El suministro de energía eléctrica llega a cerca de 137 mil localidades
(133,345 rurales y 3356 urbanas) y el 96.84% de la población utiliza la electricidad.
En los últimos diez años se han instalado 42 mil módulos solares en
pequeñas comunidades muy alejadas de los grandes centros de población. Esta
será la tecnología de mayor aplicación en el futuro para aquellas comunidades que
aún no cuentan con electricidad. En cuanto al volumen de ventas totales, 99% lo
constituyen las ventas directas al público y el 1% restante se exporta.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
11/89
7
Si bien el sector doméstico agrupa 88.24% de los clientes, sus ventas
representan 23.31% del total de ventas al público. Una situación inversa ocurre en
el sector industrial, donde menos de 1% de los clientes representa más de la mitad
de las ventas.
La CFE es también la entidad del gobierno federal encargada de la
plantación del sistema eléctrico nacional, la cual es plasmada en el programa de
obras e inversiones del sector eléctrico (POISE), que describe la evaluación del
mercado eléctrico, así como la expansión de la capacidad de generación y
transmisión para satisfacer la demanda en los próximos diez años, y se actualiza
anualmente.
El compromiso de la empresa es ofrecer servicios de excelencia,
garantizando altos índices de calidad en todos sus procesos, al nivel de las
mejores empresas eléctricas del mundo. CFE es un organismo público
descentralizado, con personalidad jurídica y patrimonio propio.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
12/89
8
1.3.- Responsabilidad Ambiental
En Comisión Federal de Electricidad se diseña, construyes y opera la
infraestructura eléctrica cumpliendo las normas ambientales nacionales y los
acuerdos adoptados por México con la comunidad internacional.
En la CFE se asume el compromiso de salvaguardar el patrimonio natural y
cultural de los mexicanos. Las acciones y proyectos contribuyen al progreso
económico y social del país respetando el ambiente y los recursos naturales, así
como, las riquezas culturales heredadas de nuestros antepasados desde épocas
prehispánicas.
En sus tareas se tiene el cuidado de seleccionar las mejores alternativas de
ubicación, diseños constructivos y modelos de operación a fin de evitar el deterioro
del suelo, el aire y el agua; asegurando la preservación de las especies vegetales
y animales que componen los diversos ecosistemas; de la misma forma, se prevee
la conservación de los vestigios paleontológicos, arqueológicos e históricos queintegran el patrimonio cultural.
Para lograr estos objetivos la empresa cuenta con expertos en los temas de
desarrollo sustentable y patrimonio cultural, colabora con las autoridades en la
materia y con diversas instalaciones educativas y de investigación, esto nos
permite incorporar las acciones adecuadas a las particularidades de cadaproyecto, para con ello ir más allá del cumplimiento de la normatividad vigente en
materia de protección ambiental y conservación de los bienes culturales.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
13/89
9
1.4.- Central Termoeléctrica Altamira
La Central Termoeléctrica Altamira tiene dentro de su instalación cuatro
unidades; dos con capacidad de 300MW para unidades 3 y 4, y dos con capacidad
de 158 MW para unidades 1 y 2. Cada una consiste en turbogenerador con
recalentamiento y generador de vapor diseñado para quemar gas y/o aceite
combustible.
La central está diseñada como una construcción tipo intemperie para los
generadores de vapor, e interior para los turbogeneradores. Se cuenta con una
fuente de suministro de agua proveniente de la laguna de Champayán para el
sistema de agua de enfriamiento de circuito cerrado con torre de enfriamiento y
condensador.
El agua de repuesto para el generador de vapor es suministrada
independientemente de una obra de toma localizada a bordo del río Tamesí.
La transmisión de energía se inicia en la subestación a través de buses de
400, 230 y 115 KV, con arreglo en doble bus y doble interruptor, de ahí se integra
el sistema interconectado nacional.
Esta central se encuentra localizada aproximadamente a 30 Km. Al
noroeste de la cuidad de Tampico, con una altitud sobre el nivel del mar de 18
metros. La comunicación terrestre de Tampico a la central se facilita a través de
carretera con un recorrido de 41 Km. Y por ferrocarril por medio de un acceso por
el lado oeste de la central, que conecta con la vía a monterrey.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
14/89
10
La entrada de operación comercial de la unidad Nº 1 fue el día 19 de mayo
de 1976. En forma escalonada el resto de las unidades de la central se integraron
a la operación comercial como sigue: la unidad Nº 2 el 26 de septiembre de 1976,
la unidad Nº 3 el 8 de agosto de 1978 y la unidad Nº 4 el 26 de septiembre de1978.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
15/89
11
1.5.- Visión
Ser una empresa de energía, de las mejores en el sector eléctrico a nivel
mundial, con presencia internacional, fortaleza financiera e ingresos adicionales
por servicios relacionados con su capital intelectual e infraestructura física y
comercial.
Una empresa reconocida por su atención al cliente, competitividad,
transparencia, calidad en el servicio, capacidad de su personal, vanguardia
tecnológica y aplicación de criterios de desarrollo sustentable.
1.6.- Misión
Prestar el servicio público de energía eléctrica con criterios de suficiencia,
competitividad y sustentabilidad, comprometidos con la satisfacción de los
clientes, con el desarrollo del país y con la preservación del medio ambiente.
Asegurar, dentro de un marco de competencia y actualizado
tecnológicamente, el servicio de energía eléctrica, en condiciones de cantidad,
calidad y precio, con la adecuada diversificación de fuentes de energía.
Proteger el medio ambiente, promover el desarrollo social y respetar los
valores de las poblaciones donde se ubican las obras de electrificación.
Optimizar la utilización de su infraestructura física, comercial y de recursos
humanos.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
16/89
12
1.7.- Objetivos
Mantener a la CFE como la empresa del servicio público de energía
eléctrica más importante a nivel nacional.
Operar sobre las bases de los indicadores internacionales en materia de
productividad, competitividad y tecnología.
Ser reconocida por los usuarios como una empresa de excelencia que se
preocupa por el medio ambiente, y que está orientada al servicio al cliente.
Elevar la productividad y optimizar los recursos para reducir los costos yaumentar la eficiencia de la empresa, así como promover la alta calificación y el
desarrollo profesional de los trabajadores.
1.8.- Valores Corporativos
Sentido de visión y dirección.
Ambiente laboral.
Trabajo en equipo.
Liderazgo participativo.
Capacitación y desarrollo.
Dedicación a la calidad.
Servicio al cliente.
Comunicación organizacional.
Uso eficiente de recursos.
Respeto al entorno.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
17/89
13
1.9.- Organigrama de la región sureste
1.10.- Organigrama de la central termoeléctrica de Altamira
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
18/89
14
1.11.- Organigrama del departamento de instrumentación y control
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
19/89
15
Unidad II: Marco Teórico2.1.- Control Analógico: Introducción
El sistema analógico es cuando las magnitudes de la señal se representan
mediante variables continuas, esto es análogas a las magnitudes que dan lugar ala generación de esta señal. Un sistema analógico contiene dispositivos que
manipulan cantidades físicas representadas en forma analógica.
En un sistema de este tipo, las cantidades varían sobre un intervalo
continuo de valores. Así, una magnitud analógica es aquella que toma valores
continuos. Una magnitud digital es aquella que toma un conjunto de valoresdiscretos. La mayoría de las cosas que se pueden medir cuantitativamente
aparecen en la naturaleza en forma analógica.
2.2.- Sistema de control
Los sistemas de control son sistemas dinámicos y un conocimiento de la
teoría de control proporcionará una base para entender el comportamiento de
tales sistemas, por ejemplo, muchos conceptos de la teoría de control pueden
usarse en la solución de problemas de vibración. En este sentido, la teoría de
control automático no es sino una pequeña parte de una teoría más general que
estudia el comportamiento de todos los sistemas dinámicos.
En todos los sistemas de control se usan con frecuencia componentes de
distintos tipos, por ejemplo, componentes mecánicos, eléctricos, hidráulicos,
neumáticos y combinaciones de estos. Un ingeniero que trabaje con control debe
estar familiarizado con las leyes físicas fundamentales que rigen estos
componentes. Sin embargo, en muchos casos y principalmente entre los
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
20/89
16
ingenieros, los fundamentos existen como conceptos aislados con muy pocos
lazos de unión entre ellos. El estudio de los controles automáticos puede ser de
gran ayuda para establecer lazos de unión entre los diferentes campos de estudio
haciendo que los distintos conceptos se usen en un problema común de control.
Estos sistemas se usan típicamente en sustituir un trabajador pasivo que
controla una determinado sistema (ya sea eléctrico, mecánico, etc.) con una
posibilidad nula o casi nula de error, y un grado de eficiencia mucho más grande
que el de un trabajador. Los sistemas de control más modernos en ingeniería
automatizan procesos en base a muchos parámetros.
Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos:
1. Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos.
2. Ser eficiente según un criterio preestablecido evitando comportamientos
bruscos e irreales.
De una manera informal, el problema de control consiste en seleccionar, deun conjunto específico o arbitrario de elementos (o parámetros, configuraciones,
funciones, etc.), aquellos que aplicados a un sistema fijo, hagan que éste se
comporte de una manera predeterminada. Así un problema de control de ejemplo
es seleccionar el punto de apoyo de la palanca de un regulador de nivel, para que
la altura del líquido en el recipiente se mantenga constante a pesar de las
variaciones del caudal de salida.
El problema de control consiste en seleccionar, para un sistema dado, una
entrada que haga responder a la planta de una manera deseada; esto es, que se
obtenga una salida con cierta característica.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
21/89
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
22/89
18
Esta técnica permite al proyectista establecer similitudes con casos vistos
en su experiencia anterior. El interesado deberá tener en cuenta, al pasar por las
diferentes fases del análisis que se presentará a continuación, que no se intenta el
empleo de un aspecto con exclusión de los demás. Según los factores conocidos yla simplicidad o complejidad del problema de control tratado, un proyectista puede
hacer uso de uno o varios métodos de análisis aislados o combinados entre sí. Al
adquirirse experiencia en el campo del problema de control por realimentación se
adquiere la facultad de apreciar mejor las ventajas de cada método. El empleo de
computadoras ayuda enormemente al proyectista en sus problemas de síntesis de
un problema de control.
Existen 2 tipos de sistema de control lo cuales son, lazo abierto y lazo cerrado.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
23/89
19
2.3.- Sistema de control lazo abierto
Son sistemas de control en los que la salida o resultado del proceso no
tiene ningún efecto sobre la acción de control, es decir, en un sistema de control
de lazo abierto la salida ni se mide ni se retroalimenta para comparar con lo que
deseamos obtener y así verificar qué tanto nos estamos desviando de ello.
Figura 1.- diagrama de bloques lazo abierto.
Aquellos sistemas que funcionan sobre una base de tiempo son de lazo
abierto, aunque esto no quiere decir que todos los controles de lazo abierto son en
base a tiempo, como puede ser un tostador de pan, cuyo control puede basarse
en alcanzar cierta temperatura para calentar o expulsar el pan, pero la variable a
controlar que sería la calidad de tostado, no interviene en el control.
En general, podemos decir que un sistema de control es de lazo abierto si
la variable a controlar no se mide o interviene para su control, por lo que es
sumamente importante identificar cuál es la variable que se está controlando.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
24/89
20
Así la exactitud del sistema depende de la calibración . Calibrar significa
establecer una relación entre la entrada y la salida con el fin de obtener del
sistema la exactitud deseada. Así la exactitud del sistema depende de la
calibración. Hay que hacer notar que cualquier sistema de control que actúa sobreuna base de control de tiempo (temporizador), es un sistema de lazo abierto.
Los sistemas de lazo abierto son económicos pero normalmente inexactos .
Un sistema de control de lazo abierto es insensible a las perturbaciones; por
consiguiente un sistema de control de este tipo es útil cuando se tiene la seguridad
que no existen perturbaciones actuando sobre el mismo.
En la práctica solo se puede usar el control de lazo abierto si la relación
entre la entrada y la salida es conocida, y si no hay perturbaciones internas ni
externas importantes.
De lo dicho anteriormente no deberá concluirse que los sistemas de control
de lazo abierto sean ineficaces. Debido a la simplicidad y economía se los utilizaen muchas aplicaciones no críticas.
Existen muchos sistemas de lazo abierto que cumplen una función útil. Las
máquinas automáticas para lavado de ropa son un ejemplo conveniente de un
dispositivo con controles de lazo abierto. Las variables de entrada y salida son el
grado de suciedad con que entra la ropa y el grado de limpieza con que sale
respectivamente. Para efectuar el lavado se programan una serie de operaciones
de tiempo fijo (lavado, enjuague, centrifugado, etc.) que son la calibración de la
máquina. Una vez transcurridas todas las operaciones, la lavadora automática
entrega la ropa con un cierto grado de limpieza, sin comparar esta variable de
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
25/89
21
salida con la variable de entrada. Sin embargo si un operador maneja la máquina
de modo, que repite las operaciones de lavado hasta conseguir un grado de
limpieza de la ropa prefijado, el sistema ya no es más de lazo abierto.
Las ventajas de los sistemas de control de lazo abierto son:
1. Montaje simple y facilidad de mantenimiento.
2. Más económico que un sistema de lazo cerrado equivalente.
3. No hay problemas de estabilidad.
4. Es conveniente cuando es difícil económicamente medir la salida. Por ejemplo,
sería muy costoso agregar un dispositivo para determinar la calidad de la salida de
los dispositivos mencionados anteriormente, como el tostador de pan o la
lavadora.
Las desventajas que tienen dichos sistemas son:
1. Las perturbaciones y las modificaciones en la calibración introducen errores, y
la salida puede diferir de la deseada.
2. Para mantener la calidad necesaria a la salida, puede ser necesario efectuar
periódicamente.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
26/89
22
2.4.- Sistema de control lazo cerrado.
Son aquellos en los que la señal de salida, es decir, la variable a controlar,tiene efecto directo sobre la acción de control, esto es, los sistemas de control delazo cerrado son sistemas de control retroalimentados.
Figura 2.- Diagrama de bloques lazo cerrado
A diferencia del control de lazo abierto, en el de lazo cerrado sí se mide la
salida del proceso para verificar si está dentro del valor deseado al compararlo con
éste. Un ejemplo lo constituye el control del sistema térmico.
Si observamos detenidamente la forma como se lleva a cabo el control enun sistema de lazo cerrado, veremos que, invariablemente, están presentes cuatro
operaciones básicas, que son:
1) MEDICIÓN
2) COMPARACIÓN
3) CÁLCULO4) CORRECCIÓN
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
27/89
23
Estas operaciones se realizan siempre en el orden descrito y en forma
cíclica hasta reducir la desviación a cero. Estas acciones se efectúan siempre en
los sistemas de control automáticos. En la figura 3, se muestran el diagrama de
bloques de una operación básica.
Figura 3.- Diagrama de bloques operación.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
28/89
24
El motivo de utilizar realimentación, es para reducir el error entre la entrada
de referencia y la salida del sistema. Sin embargo, el significado de los efectos de
la realimentación en sistemas de control es más amplio. La reducción del error es
solo uno de los efectos más importantes que la realimentación realiza en lossistemas. Pero se verá que la realimentación también tiene efectos en
características del desempeño del sistema como la estabilidad, ancho de banda,
ganancia global, perturbaciones y sensibilidad.
Para entender los efectos de la realimentación sobre un sistema de control,
es esencial examinar el fenómeno en el sentido más amplio. En general, se puede
establecer que cuando una secuencia cerrada de relaciones causa-efecto existe
entre variables de un sistema, se dice que existe realimentación. Esta definición
general permite que numerosos sistemas, con o sin realimentación, sean
estudiados en una forma sistemática una vez que la existencia de la
realimentación en el sentido anteriormente definido es establecida.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
29/89
25
2.5.- Estrategia de control
La estrategia de control determina la estructura o circuito que sigue la
información o señales en el lazo. Dependiendo de la aplicación (entorno de
trabajo, máquina) a gobernar se debe definir el actuar de las variables de proceso(presión, flujo, temperatura, etc.). En función de esta información se incorporaran
determinados instrumentos y/o equipos con los cuales se debe lograr la
estabilidad en la aplicación o sistema. Estos instrumentos y/o equipos podrán
estar en cantidades (varios sensores, varios controladores, etc.) y dispuestos en
una jerarquía o circuito específico determinado por el Ingeniero de proceso. Por lo
general cada entorno de trabajo tiene sus estrategias establecidas. Ejemplos de
estrategias de control típicas pueden ser:
Control realimentado: se mide en la salida del lazo o circuito y luego se actúa
sobre el dispositivo salida.
Control por actuadores en paralelo: para alcanzar rápidamente el valor de setpoint;
se incorporan varios dispositivos de salida (actuadores).
Control por relación o razón de flujos: para efectuar mezclas exactas entre
determinados productos; se determina una razón de medida entre los productos
en el controlador general. Lo usual es 2 sensores y un actuador.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
30/89
26
Controladores en serie o cascada: en este caso existe un controlador para la
variable principal y otro para la variable secundaria; la idea general es analizar y
mejorar la dinámica de la variable manipulada (que es muy inestable) en perjuicio
de la variable principal.
Control selectivo: seguridad para el entorno de terreno y para el operario. Idea
general; trabajar en los rangos de seguridad para las variables
Control anticipativo: se mide una o varias variables de entrada en el lazo y en
función de estos datos se determina el trabajo del actuador.
Cabe destacar que las estrategias son aplicables a cualquier variable
siempre y cuando el actuar de la operación sea lógico.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
31/89
27
2.6.- Sistema anterior
El sistema anteriormente usado para el control analógico era Strategy Loop
Command Bailey perteneciente a la compañía ABB es un instrumento diseñado
para aplicaciones de procesos de control, fiabilidad, versatilidad y funcionalidad
son sin igual para prácticamente cualquier aplicación desde sencillos PID de
algoritmos de lazos múltiples de control muy complejos, las aplicaciones típicas
para el control de lazo estratégicos son: control de flujo, control anticipativo,
control de temperatura, control de nivel, control de presión.
El sistema contiene cuatro entradas analógicas aisladas, dos salidas
analógicas, tres entradas digitales y cuatro digitales salidas. Una junta especial de
entrada opcional se puede agregar para permitir:
Una entrada de pulsos de frecuencia (en lugar de una normal entrada
digital)
Hasta dos entradas directas de la temperatura, (RTD o termopar en lugar
de las entradas analógicas estándar).
Tiene pares de comunicación punto a punto, capacidad a través del módulo
ABB red bus, el cual puede transferir 240 puntos reales por segundo, la red puede
contener hasta 32 direccionable, permitiendo más de 60 lazos de control.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
32/89
28
Figura 4.- Strategic loop controller (SLC)
El sistema es bueno, pero por precaución de que fallara se tuvo que
reemplazar por uno más actualizado ya que no existen componentes de remplazo,
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
33/89
29
2.7.- Sistema actual
Se optó por el PLC SIMATIC S7 de la marca Siemens, por el rápido bus de
fondo del S7-400 posibilita una conversión eficaz de los módulos periféricos
centrales, también se pueden ampliar gracias a una gama escalonada de CPU; la
capacidad para periferia de E/S es prácticamente ilimitada.
El S7-400 destaca por un funcionamiento robusto sin ventilador, en el que
los módulos de señal se pueden desmontar y montar bajo tensión.
El sistema S7-400 está formado esencialmente por un módulo central, una
fuente de alimentación y un bastidor. Se puede configurar y ampliar de forma
modular. Junto a la fuente de alimentación, que se monta a la izquierda, se
pueden ubicar libremente todos los demás módulos. Además de los bastidores
estándar, hay también disponibles bastidores de aluminio con 9 y 18 slots. Estos
racks de aluminio presentan una elevada resistencia frente a condiciones
ambientales adversas, son más rígidos a la torsión y pesan aprox. un 25 %
menos.
Figura 5.- SIMATIC S7-400
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
34/89
30
2.7.1.- Software Sistema actual
El sistema inicia con la pantalla principal, esta pantalla se encuentra
dividida en 3 secciones, superior, central e inferior.
La sección superior corresponde al menú de navegación ya que en el
encontramos los accesos a los diferentes sistemas que componen el programa.
Este menú se divide básicamente en 3 partes, la primera en la localizada en
la parte superior central y se refiere a la última alarma que ha caído en el sistema,
del lado izquierdo de esta alarma existen 2 botones, el primero nos permite
desplegar un listado de las últimas alarmas que se han presentado en la planta, el
segundo nos lleva a la pantalla de la cual se deriva la última alarma desplegada,
es decir a la pantalla en la que se encuentra dado de alta el instrumento o equipo
que está generando dicha alarma y del lado derecho existe un botón con el cual
podemos reconocer, dando click en él.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
35/89
31
La segunda parte se localiza en el lado derecho del menú, en la parte
superior se encuentra el reloj que muestra la hora y fecha, en la parte de en
medio, debajo del reloj encontramos el logotipo y finalmente en la parte inferior
tenemos el ícono para mandar imprimir la pantalla en la que nos encontramos
situados y que se está desplegando en la sección central, esta orden se envía a la
impresora que se tiene predeterminada y no pide ningún tipo de información ya
que toma la configuración que se tiene en dicha impresora.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
36/89
32
Finalmente la tercera parte se localiza debajo del relatorio de alarmas del
que hablamos al inicio de esta sección y corresponde al menú de los 10 Sistemas
principales que conforman el Sistema de monitoreo y control regulatorio de la
Unidad 1. Dando click directamente sobre cualquiera de los botones de los
Sistemas principales el Sistema nos desplegará en la sección central, la pantalla
correspondiente a dicho Sistema.
Como se puede apreciar en la imagen el Sistema estará conformado por 10
Sistemas o pantallas principales:
1.- AGUA VAPOR.
2.- AGUA ALIMENTACION.
3.- AIRE GASES.
4.- AC COMBUSTIBLE.
5.- SUPERVISORIO TURBINA.
Como podemos observar, al lado de cada botón de acceso a los Sistemas
principales se encuentran una serie de botones conocidos como grupode visualización (Group Display) que nos indican si existe alguna falla con alguno
de los equipos, niveles, temperaturas, presiones, etc., de acuerdo al tipo de falla
que se tenga es la alarma que se despliega en dichos botones .
6.- CONDENSADO.
7.- GAS COMBUSTIBLE.
8.- VAPOR PRINCIPAL.
9.- VAPOR AUXILIAR.
10.- MAESTRO CALDERA.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
37/89
33
En estos botones o grupo de visualización se muestra el estado de los
mensajes asociados con un área de la planta en forma gráfica. Si damos click en
el botón que se encuentra parpadeando indicándonos el tipo de falla, éste nos
llevará a la pantalla correspondiente a dicha falla, es decir funcionan de la misma
manera que el botón (Loop in alarm) que hemos explicado con anterioridad. El
Sistema o pantalla principal muestra en su grupo de visualización, todas las
alarmas que se presenten en él y en sus subsistemas o pantallas derivadas. Las
diferentes fallas que se pueden mostrar son:
Alarmas de Proceso:
= Alarma por violación del límite establecido, parpadea cuando la alarma se
encuentra presente y no ha sido reconocida. (Letra blanca con fondo rojo).
= Advertencia de la violación de alerta límite, parpadea cuando la alarma se
encuentra presente y no ha sido reconocida. (Letra negra con fondo amarillo).
Alarma de Control de Procesos:
= Perturbación de control de procesos, parpadea cuando la alarma se
encuentra presente y no ha sido reconocida. (Letra amarilla con fondo negro).
Finalmente se tiene un botón con una flecha hacia abajo que nos
permite navegar entre los subsistemas, cuando un Sistema principal no contiene
ningún subsistema, dicho botón se encuentra inhabilitado .
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
38/89
34
En la sección central se despliegan las diferentes pantallas que conforman
el Sistema y con las cuales podrán estar monitoreando y controlando la sala de
máquinas.
Las selectoras o manejadoras se utilizan para la apertura y cierre de
válvulas para mantener el control del sistema de manera óptima. Cada selectora
corresponde a un posicionador que puede abrir/cerrar del 0 al 100% según lo
requiera el sistema.
Las selectoras se encuentran en las diferentes pantallas identificadas por el
siguiente Faceplate:
En el modo de operación, podemos obtener la siguiente información:
En el primer cuadro, lo siguiente:
Si la controladora esta en modo de operación Manual.
Si la controladora esta en modo de operación Automático.
En el segundo cuadro, se puede ver:
Si el Setpoint del controlador esta en modo Interno.
Si el setpoint del controlador esta en modo Externo.
El group display del lado derecho (Alarmas) funciona de forma similar al que aparece en el menúen la parte superior de la pantalla.
TAG DE SELECTORAVALOR DE PROCESOSET POINTSALIDA DE CONTROLALARMASMODO DE OPERACION
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
39/89
35
Cuando acercamos el mouse a cualquiera de los faceplates
correspondientes a los controles PID podemos notar que aparece junto al cursor
(mouse) un ícono ( ) que nos indica que al dar un clic sobre dicho faceplate se
mandará llamar una pantalla flotante con la selectora que nos permitirá ponerla enmanual o automático, modificar el punto de ajuste y monitorear la variable de
proceso.
La manejadora que aparece en principio tiene un botón en la parte
superior derecha que nos permite abrir las características especiales de la
manejadora.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
40/89
36
Las vistas que se pueden ver de izquierda a derecha y de arriba abajo son:
Vista Estándar
Vista de Mantenimiento
Vista de Avisos
Vista de Parámetros
Vista de Límites
Vista de Tendencias
Vista de Lotes
Para seleccionar el modo de control de la selectora se debe dar click sobre elbotón que está a un lado de la palabra “ Modo”. El modo de control de las
selectoras es manual o automático.
Para modificar el punto de ajuste (SP) debemos dar click sobre el campo
para que se despliegue la pantalla de control para apertura y
cierre del posicionador, la cual nos permite modificar el punto de ajuste de 2
maneras distintas, la primera es utilizando el teclado, escribiendo directamente la
apertura o cierre deseados y d ando click en el botón de “Aceptar”; la segunda es
la opción de “Operación Directa” que como su nombre lo indica al dar click sobre
cualquiera de los botones de subir o bajar de 1 en 1 o de 5 en 5 para ambos
sentidos, el SP se modifica automáticamente sin tener que dar click en el botón de
“Aceptar”, únicamente lo empleamos para cerrar la ventana cuando llegamos a la
apertura o cierre deseados y finalmente la tercera opción es la de la barra de
desplazamiento o “Scroll Bar” para apertura o cierre la cuál fu nciona dando click
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
41/89
37
en las flechas que tiene en la parte superior e inferior de la barra o arrastrando
hacia la posición deseada la barrita de en medio; el valor se verá reflejado de
manera en el campo y para aceptarlo damos un click en el botón “Aceptar” p ara
que el cambio en el SP se realice vea reflejado de manera real.
Para modificar la apertura del elemento final del control (MAN) debemos dar
click sobre el campo para que se despliegue la pantalla de control
de apertura y cierre del posicionador, la cual nos permite modificar el punto de
ajuste de 3 maneras distintas, la primera es utilizando el teclado, escribiendo
directamente la apertura o cierre deseados y dando click en el botón de “Aceptar”;
la segunda es la opción de “Operación Directa” qu e como su nombre lo indica aldar click sobre cualquiera de los botones de subir o bajar de 1 en 1 o de 5 en 5
para ambos sentidos, el SP se modifica automáticamente sin tener que dar click
en el botón de “Aceptar”, únicamente lo empleamos para cerrar la v entana cuando
llegamos a la apertura o cierre deseados y finalmente la tercera opción es la de la
barra de desplazamiento o “Scroll Bar” para apertura o cierre la cuál funciona
dando click en las flechas que tiene en la parte superior e inferior de la barra o
arrastrando hacia la posición deseada la barrita de en medio; el valor se verá
reflejado de manera en el campo y para aceptarlo damos un click en el botón
“Aceptar” para que el cambio en el SP se realice vea reflejado de manera real.
SCROLL BAR CAMPO
OPERACIÓN
LIM. MAX.
LIM. MIN.
UNIDAD
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
42/89
38
La sección inferior de la pantalla contiene un doble menú con una serie de
botones que nos permiten interactuar con el Sistema.
Menú Principal
El menú principal se despliega al momento de iniciar el Sistema. Al dar click
en el botón el menú principal da paso al menú secundario.
Cambiar de usuario
Este botón al presionarlo la ventana de inicio de sesión para autenticar unusuario, se tiene que introducir nombre de usuario y password
Relatorio de Alarmas
Al dar click en el botón , la pantalla de alarmas entrantes sedespliega en la sección central de la pantalla. Además el menú principal cambiapara desplegar el menú que nos permite navegar entre las diferentes pantallas de
alarmas que se tienen en el Sistema, callar la bocina, reconocer alarmas o mandara imprimir.
En el orden en que aparecen en el menú son:
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
43/89
39
1. Alarmas Entrantes (Lista de avisos aparecidos).
2. Alarmas Reconocidas (Lista de avisos acusada).
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
44/89
40
3. Alarmas Restablecidas o Salientes (Lista de avisos desaparecidos).
4. Alarmas de Proceso (Avisos de proceso).
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
45/89
41
5. Listado de Operaciones (Lista de operaciones).
6. Relatorio de Alarmas (Histórico).
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
46/89
42
7. Alarmas Ocultas (Lista de avisos ocultos).
8. Alarmas a Ocultar (Lista de avisos a ocultar).
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
47/89
43
9. Imprimir archivo de secuencia de mensaje. Imprime los mensajes enorden cronológico en la impresora que se tiene predeterminada.
10. Reconocimiento de alarma sonora. Únicamente permite silenciar
la bocina, pero no reconoce la alarma que provocó dicho sonido, elreconocimiento de la alarma se hace con otro botón.
11. Reconocimiento de alarmas entrantes. Reconoce todas lasalarmas visibles que se despliegan en pantalla.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
48/89
44
2.8.- Circuitos de control analógico
El control analógico contiene la función de manipular totalmente la unidad 1
de la Central Termoeléctrica Altamira, a través de la lectura de presión, flujo, nivel,
temperatura, para que el operador tome la decisión adecuada, a continuación una
descripción breve de los circuitos principales de control analógico de la unidad.
2.8.01.- Control maestro
El control maestro de caldera, tiene por objeto mantener la presión de
vapor principal en un punto de consigna asignado por el operador, manteniendo
para ello una relación óptima de aire/combustible.
Se dice que el controlador de presión (master) ajusta el punto de consigna
del controlador de caudal de fuel y esta variable actúa, a través del relé de relación
fuel-aire como un punto de consigna del controlador de aire como las variacionesdel caudal del fuel influyen lentamente en la señal de presión de vapor, el
controlador “maestro” se ajusta pera una respuesta rápida ante cambios en la
presión. (Octava edición, 2011 Antonio creus Solé)
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
49/89
45
2.8.02.- Control de Combustión (aire y combustible )
El control de combustión suma primeramente los flujos de alimentación de
combustóleo, resta el retorno de combustóleo, y suma el gas natural a
quemadores y/o pilotos. Este cálculo debe ajustarse con el poder calorífico de
cada combustible. El flujo de aire se mide en cada uno de los dos ductos de aire y
la suma de las dos, representa el aire total para combustión.
El combustible y el aire se deben manejar de tal manera que en cualquier
punto de carga, se garantice el exceso de aire requerido y una buena combustión.
El flujo de aire deberá tener un ajuste fino por exceso de aire y el flujo de
combustibles se debe limitar por la presión mínima de combustible a quemadores.
“La regulación de la combustión se basa en mantener contante la presión de vapor
en la caldera, tomándose sus variaciones con una medida de la diferencia entre el
calor tomado de la caldera con vapor y el calor suministrado.”
“El co ntrolador de la presión de vapor ajusta la válvula de control de combustible,
la señal procedente del caudal de aire es modificada por un relé de relación para
ajustar la relación entre el aire y el combustible, y pasa a un controlador que la
compara con la señal de caudal de combustible si la proporción no es correcta, se
emite una señal al servo motor de mando, de modo que el caudal de aire es
ajustado asta que es correcta la relación combustible- aire “(octava edición , 2011 Antonio creus Solé)
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
50/89
46
2.8.03.- Control Agua de alimentación
El sistema de control de Agua de alimentación tiene como función principal,
mantener el nivel del domo a un valor predeterminado, se efectúa con un
elemento (nivel domo) en cargas bajas y tres (flujo agua alimentación, flujo de
vapor y nivel domo) en cargas altas. La señal de nivel del domo, producto del
promedio de varios transmisores, se corrige por presión. Adicionalmente, este
control mantiene un control de presión diferencial en el agua de alimentación para
atemperación del vapor sobrecalentado.
“El sistema de control agua de alimentación puede realizarse de acuerdo con la
capacidad de producción de la caldera”
Las condiciones del funcionamiento sean estables el caudal de vapor deben
de ser iguales, el nivel de agua debe de reajustarse periódicamente para que se
mantenga dentro de uso limites determinados. (Séptima edición, Antonio creus
Solé)
2.8.04.- Control Nivel del deareador
El sistema de control de nivel del deareador tiene como función principal,
mantener el nivel del tanque de almacenamiento del deareador en un valor
predeterminado, se efectúa con un elemento (nivel deareador) en cargas bajas y
tres (flujo agua alimentación, flujo de condensado y nivel deareador) en cargas
altas.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
51/89
47
2.8.05.- Recirculación de flujo mínimo al condensador
El sistema de recirculación de flujo mínimo de condensado, tiene como
finalidad, establecer el flujo mínimo necesario para proteger las bombas de
condensado, esto se logra comparando la señal de flujo en un generador de valor
límite. Cuando aumenta el flujo y se alcanza el valor límite prescrito, se genera
una señal que modifica el punto de ajuste al control PID, lo que modifica la señal
analógica a al elemento final de control (válvula de control de recirculación).
2.8.06.- Temperatura de vapor sobrecalentado
Para este control, se utilizará como punto de ajuste predeterminado el flujo
de vapor, el cual se compara con las temperaturas promedio del vapor a la
entrada de la turbina a través de un selector, cuenta con señales anticipatorias de
temperatura a la salida del atemperador. Adicionalmente el control generará una
señal de salida digital para cierre de válvulas de válvulas de corte de atemperación
en un punto determinado.
“Cuando la temperatura del vapor es superior a la saturación a la presión, se dice
que el vapor esta recalentado. El recalentamiento, por lo regular, se efectúa en un
equipo independiente en donde el vapor no está en contacto con el líquido”
(w.h.sevens)
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
52/89
48
2.8.07.- Temperatura de vapor recalentado
Al igual que el anterior, se utilizará como punto de ajuste predeterminado el
flujo de vapor caracterizado, el cual se compara con las temperaturas promedio
del vapor a la entrada del recalentador a través de un selector. A determinada
temperatura el control se realiza mediante el Ventilador Recirculador de Gases
y/o con válvulas de atemperación cuando sobrepasen un valor límite
preestablecido.
Cuando se trata de medir vapor de agua, el caudal será correcto siempre
que la temperatura y presión sean los mismos. Si estas condiciones varían,
también se modificará el peso específico del vapor. (Juana casillas, 22)
2.8.08.- Temperatura de calentadores de aire-vapor
Para este control, se toma la señal promedio de temperatura de aire a laentrada y la señal promedio de la temperatura de salida de gases a la salida de los
Precalentadores “A” y “B”, esta señal se compara con un valor preestablecido, la
señal de error procesada actuará sobre las válvulas de control de vapor del
calentador de aire a vapor.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
53/89
49
2.8.09.- Recirculación en cabezal común de combustóleo
Para este control, se toma la señal de presión del cabezal de combustóleo
a la descarga de las bombas, esta señal se compara con un valor preestablecido,
la señal de error procesada actuará sobre las válvulas para mantener la presión
en el punto deseado.
2.8.10.- Presión de gas combustible (1er cuadro)
Para este control, se toma la señal de presión del cabezal de gascombustible a quemadores antes de la válvula de corte principal, esta señal se
compara con un valor preestablecido, la señal de error procesada actuará sobre
las válvulas para mantener la presión en el punto deseado. Esta señal deberá
acondicionarse para que actúe sobre la válvula de carga baja o carga normal.
2.8.11.- Presión mínima de gas a quemadores (2do cuadro)
Para este control, se toma la señal de presión del cabezal de gas
combustible a quemadores después de la válvula de corte principal, esta señal se
compara con un valor preestablecido, la señal de error procesada actuará sobre la
válvula para mantener la presión en el punto deseado.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
54/89
50
2.8.12.- Presión mínima de combustóleo a quemadores
Para este control, se toma la señal de presión del cabezal de combustóleo
a quemadores después de la válvula de corte principal, esta señal se compara
con un valor preestablecido, la señal de error procesada actuara sobre la válvula
para mantener la presión en el punto deseado.
2.8.13.- Temperatura de combustóleo
Para este control, se toma la señal de temperatura del cabezal de
combustóleo a quemadores, esta señal se compara con un valor preestablecido,
la señal de error procesada actuará sobre las válvulas para mantener la cantidad
de vapor necesario a cada calentador, “A” “B” o “C” y lograr el punto deseado.
2.8.14.- Presión de vapor auxiliar primera etapa
Para este control, se toma la señal de presión del cabezal de vapor de la
primera etapa, esta señal se compara con un valor preestablecido, la señal de
error procesada actuará sobre la válvula para mantener la presión en el punto
deseado.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
55/89
51
2.8.15.- Presión de vapor auxiliar segunda etapa
Para este control, se toma la señal de presión del cabezal de vapor de la
segunda etapa, esta señal se compara con un valor preestablecido, la señal de
error procesada actuará sobre la válvula para mantener la presión en el punto
deseado.
2.8.16.- Presión de vapor de atomización a quemadores
Para este control, se toma la señal de presión del cabezal de vapor
atomización, esta señal se compara con un valor preestablecido, la señal de error
procesada actuará sobre la válvula para mantener la presión en el punto deseado.
2.8.17.- Nivel del pozo caliente del condensador
Para este control, se toma la señal de nivel del condensador principal, esta
señal se compara con un valor preestablecido, la señal de error procesada actuará
sobre las válvulas para mantener el nivel en el punto deseado.
2.8.18.- Nivel tanques de goteo de calentadores de aire a vapor
Para este control, se toma la señal de nivel del tanque de goteo, esta señal
se compara con un valor preestablecido, la señal de error procesada actuará
sobre la válvula para mantener el nivel en el punto deseado.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
56/89
52
2.8.19.- Presión vapor extracción No. 2
Para este control, se toma la señal de presión de vapor de la extracción
número 2 esta señal se compara con un valor preestablecido, la señal de error
procesada actuara sobre las válvulas para mantener la presión en el punto
deseado.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
57/89
53
Unidad III: Desarrollo del Proyecto3.1.- Objetivo del proyecto
El objetivo del proyecto de la sustitución del sistema de control
analógico , mantener la operación de la unidad con máxima disponibilidad, dentrode los márgenes de seguridad, confiabilidad y eficiencia, recomendados por
códigos, normas, procedimientos y prácticas de operación para cualquier
condición operativa, considerando los factores económicos y de seguridad, tanto
del personal como del equipo, y proporcionar al personal de operación la suficiente
información del estado operativo de la unidad N° 1.
3.2.- Objetivos Específicos:
Analizar las actividades del operador en el área de trabajo.
Un buen trabajo de equipo y entendimiento.
Revisión de las líneas e instrumentos para cada estrategia
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
58/89
54
3.3.- Justificación del proyecto
El origen de este proyecto nace de la necesidad de actualizar el sistema de
control analógico existente, siendo un obsoleto para el mejoramiento de la unidad
n° 1, ya que sus componentes necesarios para la reparación se han dejado de
producir, dificultando su reparación y funcionamiento óptimo.
Para lograrlo, se estableció un concepto que interrelacionara e integrara
todos los componentes del control, la protección y el procesamiento de datos para
que operaran como un sistema, normalizando estructuras de medición y control,
niveles de señal y protocolos de intercambio de información, así como la
presentación de información en las estaciones de video para operadores y
personal de mantenimiento.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
59/89
55
3.4.- Explicación de la problemática
Dentro de la Central Termoeléctrica Altamira (C.F.E.) Se ha detectado la
necesidad de sustituir el control analógico para mejorar la producción de energía
en la unidad 1, el motivo de la sustitución es debido a que todo aparato que
estaba en función ya está obsoleto o ya no tienen reparación, es por eso que se
observó que tan factible podría ser este cambio y de qué manera afectaría al
personal de esta área.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
60/89
56
3.5.- Desarrollo del proyecto
Se establece como base para la sustitución del control analógico de la
unidad 1 de la Central Termoeléctrica Altamira, instalar el equipo que conformar el
Sistema de Control que en este caso, es el SIMATIC s7-400 de la marca Siemens,en el cuarto de relevadores, dentro del edificio de control, donde se cuenta con el
espacio suficiente para la instalación del mismo. En el Cuarto de Control central se
localizan las estaciones de operación y sus accesorios.
Para propósitos de diseño y organización del Sistema de Control, se
establecen dos condiciones de control: automático y manual.
El modo automático aplica para la operación de cada lazo de control, que
ejecuta una función específica y que puede operar independiente de otros.
En el modo manual, el operador de la unidad a través de los teclados de lasestaciones de operación, solo podrá manipular las acciones requeridas por el
control manual, incrementos y decrementos en los valores de salida hacia los
elementos finales de control, así como apertura y cierre de los mismos.
En cualquier modo de operación, la lógica de protección permanecerá y
será imperativa y no podrá ser modificada o cancelada por el operador de la
unidad.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
61/89
57
Para la realización del cambio del control, se contó con la participación del
personal de CFE y el distribuidor del SIMATIC s7 (ACOTEC), el cual estuvo
apoyando en toda la realización del proyecto.
El diseño se distribuyó de manera funcional, todos sus componentes, para
satisfacer las estrategias de control y requerimientos de seguridad de la unidad,
además tiene la flexibilidad de permitir futuras expansiones o modificaciones.
El Sistema de control considera los conceptos de portabilidad e
interoperabilidad de arquitectura abierta del modelo para la interconexión de
sistemas abiertos de la organización internacional de estándares (OSI/ISO).
La adquisición de las variables para supervisión, control y protección
(entradas y salidas análogas y binarias), se efectuó desde las terminales de los
tableros de interconexión existentes localizados en cuarto de relevadores.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
62/89
58
Figura 6.- Conexión del control analógico anterior
El primer paso de inicio, se realizó la identificación de las conexiones del
control analógico, revisión del cableado y sus conexiones con los instrumentos demedición en el campo.
Al llevarse a cabo la revisión de todos los instrumentos que se contaban
para el control, se realizó un listado que se representa en las siguientes tablas,
para facilitar al proveedor el mínimo de módulos necesarios para la realización del
programa de las estrategias de control de la unidad N°1
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
63/89
59
TABLA 1.- RELACIÓN DE ENTRADAS Y SALIDAS SISTEMA AGUA VAPOR
NO. TAG DESCRIPCIÓN TIPO DE SEÑAL CANTIDAD
1 1PIT- 4 PRESIÓN DE VAPOR PRINCIPAL AI 1
2 1PIT-5 PRESIÓN VAPOR PRIMER PASO AI 13 1FIT-7 FLUJO ATEMP. VAPOR PRINCIPAL AI 1
4 1 TT TEMP VAPOR RECAL FRIO ENTRECAL AI-T 1
5 1 TT 4 TEMP. VAPOR PPAL. AI-T 16 1 TT 41 TEMP. SAL ATEMP. VAPOR PPAL. AI-T 17 1 TT TEMP. VAPOR RECAL. FRIO SAL. TURBINA AI-T 1
8 1 TT 6 TEMP. VAPOR RECAL. AI-T 1
9 1 PIT PRESIÓN VAPOR RECAL. CAL AI 1
10 1 PIT 142 PRESIÓN VAPOR A CALENTCOMB AI 1
11 1 PV142 A(141) VLV. CTRL. VAPAUX AO 1
12 1 PV 142 B VLV. VAP EXT 5 AO 1
13 1 PV 141(142) VLV SOL DE PV142 A DO 1
14 1 PS 141(142) PRESIÓN EXT 5 DI 1
15 1 PIT 13 PRESIÓN VAPOR AUX 1ªETAPA AI 1
16 1 PV 13 VLV VAPOR AUX 1ªETAPA AO 1
17 1 PIT 14 PRESIÓN VAPOR AUX 2ªETAPA AI 1
18 1 PV 14 VLV VAPOR AUX 2ªETAPA AO 1
19 1 PIT 71 TRANSM. PRES. VAPOR ATOM. AI 1
20 1 CV-71 VALV. CTRL. PRES. VAP. ATOM. AO 1
21 1 TV 4A(CV 8) VLV A TEMPSH FLUJO MIN AO 1
22 1 TV 4B(CV8A) VLV A TEMPSHFLUJO NORMAL AO 1
23 1 TV 4C(CV 7) VLV CORTE FLUJO MIN A ATEMP. DO 1
24 1 TV 4D(CV7A) VLV CORTE FLUJO NORM A ATEMP DO 1
25 1 TV 6 A(CD 31) SERVO COMPUERTARECIRC GASES AO 1
26 1 TV 6B(CV 10) VLVATEMP. RH FLUJO MIN AO 1
27 1 TV 6C(CV 10A) VLVATEMP. RH FLUJO NORMAL AO 1
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
64/89
60
TABLA 2.- RELACIÓN DE ENTRADAS Y SALIDAS SISTEMA AGUA ALIMENTACIÓN
No. TAG. DESCRIPCIÓNTIPO DESEÑAL
CANTIDAD
1 1PIT PRESIÓN AGUA ALIMENTACIÓN AL ECO. AI 1
2 1LIT 2ª NIVEL DOMO IZQUIERDO AI 1
3 1LIT 2B NIVEL DOMO DERECHO AI 2
4 1LIT2C PRESIÓN DOMO AI 2
5 1 FIT 1 FLUJO AGUA ALIMENTACIÓN AL ECO. AI 2
6 1 LV 483 NIVEL DEAREADOR AI 2
7 1TT TEMP. AGUA ALIMENTACIÓN AI-T 1
8 1 PIT PRESIÓNDESCBBA AA AI 1
9 1PDIT-1 PRES. DIF PARA VLV. CTRL PRES. DIFERENCIAL AI 110 1LV 2ª SERVO BBA AA A AO 1
11 1LV 2B SERVO BBA AA B AO 1
12 1LV2C SERVO BBAAA C AO 1
13 CV1 VALV CONTROL PRES. DIF. AO 1
14 1LSLL 2 DISPARO NIVEL DOMO DO 1
15 1LSL 2 PERMISIVO NIVEL DOMO DO 1
16 1LSH 2 DISPARO NIVEL DOMO DO 117 1LSHH 2 PERMISIVONIVEL DOMO DO 1
18 1 FIT FLUJO SUCCIÓNBBA´S AA “A” “B” Y “C” AI 3
19 1FVVLVRECIRC FLUJO MIN. BBA´S AA ”A” “B” Y
”C” DO 3
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
65/89
61
TABLA 3.- RELACIÓN DE ENTRADAS Y SALIDAS SISTEMA COND. Y DRENES
No. TAG. DESCRIPCIÓN TIPO DE SEÑAL CANTIDAD
1 1LIT 461 NIVEL POZO CALIENTE AI 1
2 1PIT PRESIÓN DESCARGA BBA CONO AI 1
3 1 FIT 308 FLUJO DE CONDENSADO AI 1
4 1 FIT FLUJO REPUESTO CONDENSADO AI 1
5 1 LV 461ªVLV REPUESTO DE CONDENSADO FLUJONORMAL Y EMERGENCIA
AO 2
6 1 LV308 VLVRECIRCULACIÓN CONDENSADO AO 1
7 1LIT 16 NIVEL EN TANQUE GOTEO “A” AI 1
8 1LIT 17 NIVEL EN TANQUE GOTEO “B” AI 1
9 1LV 16 VLVDRENCOLECTORCAV “A” AO 1
10 1LV 17 VLVDRENCOLECTORCAV “B” AO 1
11 1LIT NÍVELTANQUE CONDENSADO AI 1
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
66/89
62
TABLA 4.- RELACIÓN ENTRADAS Y SALIDAS SISTEMA COMBUSTIBLE
No. TAG. DESCRIPCIÓN TIPO DESEÑAL
CANTIDAD
1 1FT 51 FLUJO DE COMBUSTÓLEO AI 1
2 1FT 19 FLUJO DE GAS AI 1
3 1 FT 52 FLUJO DE RECCIRC COMBUSTÓLEO AI 1
4 1PIT PRESIÓN COMBUSTÓLEO A QUEMADORES AI 1
5 1TIT 1907 TEMP CABEZAL COMBUSTÓLEO AI 1
7 1PIT 1920 PRESIÓN CABEZAL COMBUSTÓLEO AI 1
8 1PV 1920 VLV PRESIÓN CABEZAL COMBUSTÓLEO AO
9 1 TV 1907 A, B Y C VÁLVULA VAPOR A CALENTADORCOMBUSTÓLEO “A” “B” Y “C” AO 3
10 1PIT 71 PRESIÓN ATOMIZACIÓN AI 1
11 1PV 71 VALV. CTRL. PRES. VAPOR ATOM. AO 2
12 1PIT 22 PRESIÓN GAS A QUEMADORES AI 2
13 1PV22 VALV. GAS A QUEMADORES AO 2
14 1FV 19 VALV. FLUJOGAS AO 2
15 1FV 51 VLV FLUJO COMBUSTÓLEO AO 2
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
67/89
63
TABLA 5.- RELACIÓN DE ENTRADAS Y SALIDAS SISTEMA AIRE - GASES
No TAG. DESCRIPCIÓNTIPO DESEÑAL
CANTIDAD
1 1FT 23ª FLUJO DE AIRE “A” AI 1
2 1FT 23B FLUJO DE AIRE “B” AI 1
3 1AIT PORCIENTO DE 02 “A” AI 1
4 1AIT PORCIENTO DE 02 “B” AI 1
5 1FV 23 A SERVO SUCCIÓNVTF “A” AO 1
6 1FV 23 B SERVO SUCCIÓNVTF “B” AO 1
7 1FV 23 C SERVO SUCCIÓNVTF “C” AO 1
8 1FV 23 D SERVO SUCCIÓNVTF “D” AO 1
9 1PT PRESIÓN DESCARGA VTF “A” AI 1
10 1PT PRESIÓN DESCARGA VTF “B” AI 1
11 1PT PRESIÓN AIRE SAL PAR “A” AI 1
12 1PT PRESIÓN AIRE ENT PAR “B” AI 1
13 PT PRESIÓN GASES ENT A ECONOMIZADOR AI 1
14 PT PRESIÓN GASES SAL A ECONOMIZADOR AI 1
15 PT PRESIÒN GASES ENT A SHI AI 1
16 1TT 22ª TEMP AIRE ENT PAR “A” AI – T 1
17 1TT 33ª TEMP AIRE ENT PAR “B” AI – T 1
18 1TT 22B TEMP GASES SAL PAR “A” AI – T 1
19 1TT 33B TEMP GASESSAL PAR “B” AI - T 1
20 TEMP GASES SAL VRG AI – T 1
21 1PT PRESIÓN CAJA AIRE FRONT. AI 1
22 1PT PRESIÓN CAJA AIRE POST. AI 1
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
68/89
64
23 1PT PRESIÓN HOGAR AI 1
24 1PT PRESIÓN GAS SAL PAR “A” AI 1
25 1PT PRESIÓN GAS SAL PAR “B” AI 1
26 1PT PRESIÓN GAS ENTPAR “A” AI 1
27 1PT PRESIÓN GAS SAENT PAR “A” AI 1
28 1TV 22 VLV VAPOR A CAV “A” AO 1
29 1TV 33 VLV VAPOR A CAV “B” AO 1
30 1FS23L DISPARO BAJO FLUJO AIRE DO 1
31 1FS23H PERMISIVO POR FLUJO AIRE DO 1
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
69/89
65
TABLA 6.- TURBINA
No. TAG. DESCRIPCIÓN TIPO DE SEÑAL CANTIDAD
1 1PIT VACÍO CONDENSADOR AI 1
2 1PIT PRESIÓN BAROMÉTRICA AI 1
TABLA 7.- GENERAL
No. TAG. DESCRIPCIÓN TIPO DE SEÑAL CANTIDAD
1 1 PIT PRESIÓNAIRE DE INSTRUMENTOS AI 1
2 1 PIT PRESIÓN AGUA CIRCULACIÓN AI 1
TABLA 8.- RELACIÓN DE ENTRADAS Y SALIDAS SISTEMA DE QUEMADORES
No. TAG. DESCRIPCIÓN TIPO DE SEÑAL CANTIDAD
1 1PIT PRESIÓN AIRE ENFTO A DETECTORES FLAMA AI 1
Al hacer el listado, se agrupó en los diferentes estrategias de control
predeterminadas del sistema anterior con lo cual facilitó a un más el trabajo del
proyecto.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
70/89
66
Se continuó con el desmonte del Strategy Loop Command (sistema de
control analógico anterior), para poder hacer la instalación del nuevo el simatic S7-
400 (sistema actual).
Figura 7.- Sistema actual
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
71/89
67
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
72/89
68
Figura 8.- Explicación de las conexiones actuales
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
73/89
69
Para la realización del proyecto, el proveedor suministró todo el sistema
necesario para el funcionamiento del control analógico, que a continuación
mencionaremos.
POS. CANT. DESCRIPCIÓN
1 4 SIMATIC S7-400, POWER SUPPLYPS407; 10A, WIDERANGE,120/230V UC, 5VDC/10A,FOR REDUNDANT USE
2 2 SIMATIC S7-400H, CPU 417HCENTRAL UNITFOR S7-400H4 INTERFACES: 1MPI/DP,1DP A. 2 FORSYNC MODULES30 MB MEMORY(15 MB CODE/15 MB DATA)
3 2COMMUNICATIONSPROCESSOR CP443-1 FORCONNECTINGSIMATIC S7-400TOINDUST. ETHERN. VIA ISO, TCP/IP AND UDP, S7-COMM., FETCH/WRITE,SEND/RCVWITH AND W/O RFC1006, MULTICAST, PROFINET IO- CONTROLLER,DHCP, SNMP V2, WEB-, DIAGNOS., INITIALISATIONVIA LAN, ACCE
4 2 SIMATIC S7-400, UR2 RACK ALU,CENTRALIZED AND DISTRIBUTEDWITH 9 SLOTS,2REDUNDANT PS PLUGGABLE
5 6 SIMATIC S7-300STABILIZED POWERSUPPLY PS307INPUT: 120/230 V ACOUTPUT:24 V DC/2 A
6 6 SIMATICDP, ET200M-RED.-BUNDLE CONSISTING OF TWO IM153-2HF (-2BA02) ANDONEBUSMODULEIM/IM 6ES7195-7HD10-0XA0
7 11SIMATIC S7-300, ANALOGINPUTSM 331, OPTICALLY ISOLATED,8AI, RESOLUTION9/12/14 BITS,U/I/THERMOCOUPLE/RESISTANCEINTERRUPT, DIAGNOSTICS;1X20PINREMOVE/INSERT W. BACKPLANE BUS
8 11SIMATIC S7-300, ANALOGOUTPUTSM 332, OPTICALLY ISOLATED,4 AO,U/I;DIAGNOSTICS;RESOLUTION 11/12 BITS, 20 PIN,REMOVE/INSERT W.
ACTIVE,BACKPLANE BUS
9 2 SIMATIC S7-300, DIGITAL INPUTSM 321, OPTICALLY ISOLATED,16DI24 V DC, 1 X 20PIN
10 2 SIMATIC S7-300, DIGITAL OUTPUTSM 322, OPTICALLY ISOLATED,16 DO, 24V DC,0.5A, 1 X 20 PINSUM OF OUTPUT CURRENTS 4A/GROUP(8A/MODULE)
11 1 SIMATIC S7, PERFIL SOPORTE PARA ET 200M, 620 MM LARGO, PARA MAX. 5
12 3 TERMOMAGNETICO 2 POLOS 10 Amp
13 1 TERMOMAGNETICO 2 POLOS 6 Amp
14 6 TERMOMAGNETICO 2 POLOS 3 Amp
15 4 TERMOMAGNETICO 2 POLOS 1 Amp
16 2 SITOP SMART 240 W STABILIZEDPOWERSUPPLY. INPUT: 120/230 V AC OUTPUT:24 V DC / 10 A PFC. VERSION
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
74/89
70
17 1 SITOP PSE202U Módulo de redundancia. ENTRADA / SALIDA: 24 V/40 A DC
18 30 CLEMA DE PASO
19 40 CLEMAS DE 2 PISOS
20 34 CLEMAPORTAFUSIBLE 12-30VCD
2132 RELEVADOR
32 BASE RELEVADOR
Al tener instalado todo el sistema continuo con la conexión, La alimentación
eléctrica para el sistema de control es de 120 VCA, ésta es independiente para
cada uno de los procesadores primario y secundario. Para el dimensionamiento
del sistema de control.
Figura 9.- Alimentación de Rack(A-B-C)
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
75/89
71
Figura 10.- Alimentación a Rack Maestro
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
76/89
72
Figura 11.- Rack A AI01
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
77/89
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
78/89
74
AI01 AI02 AI03 AI04 AO01NIVEL DOMO PRES. VAP. PPAL FL AIRE LA TEMPVAP RH CAL
VALV. CTRL. FL. COMB. A QUEMS
PRES. DOMO PRES. VAP. RH FRIO PRES DESCVTF A TEMPVAP RH FRIOFLUJO DECOMBUSTOLEO SALIDA
PRES VAPAUX 1eraETAPA PRES ENT AIRE PAR A TEMPCOMB. QUEM.
VALV. CTRL. TEMPCAVL/A
FLCOMBPRES CAJA DE AIREFRONT PRES SAL AIRE PAR A TEMPVAPPPAL
NIVEL POZO
PRES VAP
SOBRECALENTADO PRES SAL. GASES PAR A TEMPENT AIRE PAR 1ª
VALV. CTRL. NIV. TQ.
GOTEO "A"PRES GAS A QUEM FL AA PRES ENT. GASES PAR A
TEMPENT AIRE PAR1B
NIVEL DEAR FL AGUA ATEMP O2 LADO IZQ TEMP GAS A QUEMSVALV. CTRL. TEMP.CAB. COMB.
NIVEL TQGT A FLREP COND PUREZA H2 PIW318
AO02 AO03 DI01 DO01VARIADOR DE VEL. BAA.1ª
COMP. SUCCIONVTF1ª FALLA VTF "1A"
DISPARO BAJO FL. AIRE
FALLA BBA "1A" ALARMA ALTO-BAJONIV. DOMO
VALV. CTRL. PRES.VAP. AUX. 1°
VALV. CTRL. PRESIONGAS A QUEM FALLA BAA "1C"
NIVEL DOMO REQ.P/PURGA
AUTOMATICO MANUALCALD.
DISPARO BAJO NIVELDOMO
VALV. CTRL. NIV.DEAREADOR
VALV. CTRL. PRESIONEXT #5 VTF 1B EN OPERACIÓN
APERT. VALV. CTE.TEMP. SH
BBA 1B EN OPERACIÓN EN MANUAL EST.CTRL. BAA
PQW270VALV. CTRL. VAPOR ATOMIZADOR R. AIRE REQ P/PURGA
BAJA TEMP. ENT. PAR A o B
Figura 13.- Conexiones del Rack A
AI05 AI06 AI07 AI08 AO04NIVEL DOMODERECHO PRES HOGAR FLUJO AIRE LADO B TEMPVAP SOBRECALENTADO
VALV. FLUJO GASQUEMADORES
PRES. DOMO PRES. VAP. RH CAL PRES DESCVTF B TEMPVAP ATEMPERADOPRES CABEZALCOMBUSTOLEO
PRES VAPAUX 2eraETAPA PRES ENT AIRE PAR B TEMPVAP RECALENTADO
VALV. CTRL. TEMP. VALV.L/B
PRES VAPATOM
PRES CAJA DE AIRE
POST PRES SAL AIRE PAR B TEMPCABCOMBUSTOLEONIVEL POZO CALIENTE PRES VAP 1er PASO PRES SAL GASES PAR B
TEMP SALIDA DE GASES PAR1ª
VALV. CTRL. NIV. TQ. DEGOTEO B
PRES VAPOR EXT #5FLUJO AGUA DE ALIMENTACION
PRES ENT. GASES PARB
TEMP SALIDA DE GASES PAR1B
NIVEL DEAREADORFLUJO DECONDENSADO OXIGENO LADO DER PIW380 PQW286
NIVEL TQ GOTEO "B"FLUJO DE GAS AQUEMS PIW354 PIW382
AO05 AO06 DI02 DO02VARIADOR DE VEL.BAA. 1 B
COMP. SUCCIONVTF1B FALLA VTF "1B" ALTA/BAJA TEMP. COMBUSTIB.
FALLA BBA "1B"BAJA PRES. SAL. GAS PARA A/B
VALV. CTRL. PRES.VAPAUX 2°
VAL. CTRL. PRESIONCABEZAL COMB ALTA PRESION HOGAR
BAJO VACIO COND. PRINCIPAL
VALVCTROLNIV. POZOCAL. PQW300 VTF 1A EN OPERACIÓN MUY BAJ. VAC. COND.PRINCIP.
BBA 1A EN OPERACIÓN
PQW294 PQW302 BBA 1C EN OPERACIÓN
Figura 14.- Conexiones del Rack B
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
79/89
75
AI09 TE01 TE02 AO07 AO08NIVEL DOMO
TEMP. AGUA ALIMENTACION PIW416 VARIADOR DE VEL. BAA. 1 C VALVULACTRL. TEMP. VAP. RH
PRES. DOMOTEMP. SALIDA VAPORSH SEC. PIW418
PRES AC COMBTEMP. SALIDA VAPORSH PIW420
VALV. CTRL. TEMP. VAPORSH COMP. SUCC. VRG.
PRES. DESCBBAS AA
TEMP. SALIDA ATEMP.SH PIW422
PRES DEAREADOR TEMP. VAPOR RH FRIO PIW424
VALV. CTRL. PRES. DIF AGUA
ALIM VALV. CTRL. RECIRC. COND.PRES VACIO COND.
TEMP. VAPOR ENTRADARH PIW426
PRES BBAS DECONDENSADO
TEMP. SALID. DE GASESPARA A PIW428 PQW310 PQW318
PRES HIDROGENOTEMP. SALID. DE GASESPARA B PIW430
AO09 AO10 AO11PQW320 PQW328 PQW336
PQW322 PQW330 PQW338
PQW324 PQW332 PQW340
PQW326 PQW334 PQW342
Figura 15.- Conexiones del Rack C
Al tener conectado todos los instrumentos en las entradas de los rack,
obtenemos las mediciones para el funcionamiento de los lazos de control, y con su
salida del SIMATIC s7-400 para poder hacer la corrección para el mejor
funcionamiento.
Para el acceso a esta programación, el sistema de control propuesto cuenta
con una llave física y password para acceso a la misma, así como puertos de
comunicación. Con el fin de conservar la programación, los procesadores tanto el
principal como el de respaldo, cuenta con un arreglo de capacitores para
almacenamiento de energía para respaldo del programa en memoria RAM cuando
el procesador esté desenergizado.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
80/89
76
El equipo de procesamiento, tarjetas de entradas/salidas, tarjetas de
comunicación, fuentes de alimentación, etc. necesarios para el control de cada
sistema del proceso, se instaló en el mismo gabinete o gabinetes, el cual cuenta
con los slots necesarios para alojar los componentes que el sistema requiere.
La comunicación entre los procesadores principales y de respaldo, en caso
de falla, se realiza a través de un cable de fibra óptica a una velocidad no menor
de 1 GB/s sin que el sistema sufra cierta alteración en su funcionalidad.
El sistema cuenta con dos redes digitales abiertas de comunicación tipo
Ethernet redundante, una de ellas para enlazar los procesadores redundantes con
las estaciones de entradas y salidas; y la segunda para enlazar los procesadores
con las estaciones de operación y visualización que se requieran, estas redes
tendrán como mínimo una velocidad de 100MB/seg.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
81/89
77
En el cuarto de control se tenía los loop command, los cuales con el cambio
de sistema ya no eran necesarios, en su lugar se instalaron 5 pantallas, 3 teclados
y 3 mouses.
Figura 16.- Consola Anterior
Figura 17.- Consola Actual
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
82/89
78
En el sistema anterior, en el cuarto de gabinetes solo se contaba con las
conexiones ya que todo el sistema (loop command) estaba en control, con lo que
desde las conexiones se mandaban hasta control, haciendo un infinidad de cables,
ahora con el nuevo sistema, solo se manda las imágenes y los controles delsistema (teclados, mouses).
A continuación se mostrarán las diferentes pantallas del sistema de control
que tendrá el operado, para manipular y revisar la unidad 1 desde operación.
Figura 18.- Agua Vapor
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
83/89
79
Figura 19.- Agua Alimentación
Figura 20.- Aire Gases
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
84/89
80
Figura 21.- Aceite Combustible
Figura 22.- Supervisorio Turbina
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
85/89
81
Figura 23.- Condensado
Figura 24.- Gas Combustible
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
86/89
82
Figura 25.- Vapor Principal
Figura 26.- Vapor Auxiliar
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
87/89
83
Conclusiones
Con la realización de las residencias en el proyecto de sustitución del
control analógico de la unidad en 17 semanas, se adquirió un amplio conocimiento
y reforzamiento de ellos, poniendo en práctica las materias que se dan en elInstituto Tecnológico de Cd. Madero, como la de Control, Electrónica Analógica,
Mediciones eléctricas, Instrumentación, entre otras más.
En tanto con la adquisición de conocimiento, se aprende a hacer un buen
diagnóstico de lo que se tiene para empezar, también el conocimiento del nuevo
control analógico SIMATIC S7 sus complementos, hacer las instalaciones de las
salidas y entradas, tanto analógicos como las digitales, además de conocer el
control analógico, también se conocieron los instrumentos necesario para la
función del sistema, las opciones de corrección de las estrategias de control, la
oportunidad de apoyar en el mantenimiento de las unidades, donde nos dieron
más acceso a los diferentes transmisores, servo mecanismos, válvulas,interruptores de las cuatro variables más usadas, en temperatura la revisión de los
termopares, el material con el que están formados, termo posos, RTD´s, entre
otros más.
En la experiencia obtenida, una parte fue del gran apoyo de los ingenieros a
cargo del mantenimiento, dando la oportunidad de mover los diferentes
instrumentos posibles de la planta, además de una estancia muy agradable con
todos, ya que si se necesitaba algo con mucho gusto apoyaban a realizarlo.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
88/89
84
Un gran equipo de trabajo que cuenta la Central Termoeléctrica Altamira,
donde se apoyan entre si y no hay nada de individualismo, haciendo un ambiente
muy agradable y confiable para realizar cualquier actividad, además de compartir
sus experiencias que me ayudaran a ser un buen ingeniero Electrónico.
-
8/16/2019 proyecto titulacion.pdf
89/89
Bibliografía
Libro: Instrumentación industrial
Octava edición, 2011
Autor: Antonio creus Solé
Libro: Instrumentación industrial
Séptima edición
Autor: Antonio creus Solé
Libro: Vapor, aire o gas
Edición de John Wiley&SonsLtd, New York, 1954
Autor: w.h.sevens
Libro: Control de avanzado de procesos
Ediciones Díaz de Santos S.A. 2003
Autor: José acedo Sánchez
Libro: Ejercicios resueltos de control analógico/ Resolved Exercies of theAnalogControl
Autor: María cristina verde Rodarte
Edición: 2
Editor: Editorial Trillas Sa De Cv, 2001
http://www.swe.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/Documents/S7200ManualSistema pdf
http://www.swe.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/Documents/S7200ManualSistema.pdfhttp://www.swe.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/Documents/S7200ManualSistema.pdfhttp://www.swe.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/Documents/S7200ManualSistema.pdfhttp://www.swe.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/Documents/S7200ManualSistema.pdf