Reporte de falla variador

INFORME DE BALANCE DE MASA Y BALANCE BALANCE ENERGETICO DE TRATADORES TERMICOS DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE CRUDO PTC CARRIZO

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REPORTE DE EVALUACION Y ANALISIS DE FALLO PRESENTE EN VARIADOR DE VELOCIDAD DE PIAS CARRIZO.

Descripción breve El presente informe corresponde corresponde a las tareas de evaluación y análisis de fallos presentados en las tarjetas electrónicas de E/S analógicas-digitales del variador de velocidad de PIAS PIAS Carrizo.

Cra. 15 # 98-26 Of. 401 Barrio El Chicó PBX +57 (1) 4232949 Bogotá D.C. Calle. 110 # 9-25 Of. 613 Ed. Pacific P.H. PBX + 57 (1) 5082008 Bogotá D.C. Av. Santo Toribio N° N° 173- Edificio Torre Torre Real 8-Piso 10. San Isidro +51 (1) 7106100 Lima Perú. Perú. Calle J Este No. 120 - Edificio Rolea Center - Oficina 1-C Equipetrol Norte (591) 770 83437 Santa Cruz de la Sierra Bolivia. www.confipetrol.com

REPORTE DE EVALUACION Y ANALISIS DE FALLOS PRESENTES EN VARIADOR DE VELOCIDAD DE PIAS CARRIZO

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CONTENIDO

I

OBJETIVO .................................................................................................................................................. 2

II

ANTECEDENTES – EVENTOS PRESENTADOS EN VARIADOR POWERFLEX 755 ............... 2

III

BREVE DESCRIPCION DE PROCESO PIAS CARRIZO .................................................................. 4

IV

ANALISIS DE FALLO EN VARIADOR DE VELOCIDAD PIAS CARRIZO ................................... 4

CARACTERISTICAS DE TARJETA ELECTRÓNICA DE E/S ANALOGICA-DIGITALES DE VARIADOR DE VELOCIDAD PIAS CARRIZO. .........................................................................................

6

VI- EVIDENCIAS FOTOGRAFICAS ..............................................................................................................

8

V

VI

CONCLUSIONES .................................................................................................................................... 12

VII

RECOMENDACIONES ..........................................................................................................................

CONFIPETROL ANDINA – INSTRUMENTACION Y CONTROL DE PROCESOS

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I

OBJETIVO

Dar a conocer la descripción de las

tareas realizadas, evaluación, análisis de fallo y

recomendaciones a tomar en cuenta posterior a los eventos de fallo suscitados en el variador de velocidad de la bomba de inyección de agua P203 A/B ubicado en PIAS Carrizo.

II

ANTECEDENTES – EVENTOS PRESENTADOS EN VARIADOR POWERFLEX 755

07/02/2017

El día 07 de febrero del 2017, se presenta un primer evento de parada intempestiva de la bomba de inyección de agua de PIAS Carrizo. Según la evaluación realizada se detectó que el panel de operador indicaba paros por alta presión de descarga. Variador queda operando en modo manual. 09/02/2017

El día 09/02/2017 se procede a realizar pruebas de lecturas en tarjeta electrónica de E/S analógicas y digitales (Allen bradley, modelo 20-750-2262-2R). Variador continúa operando en modo manual a 50 Hz. 14/02/2017

El día 14/02/2017 se encontró variador de velocidad operando en modo manual a referencia de 50 Hz, se verificó parámetros de configuración de lazo PID en variador de velocidad. Se realizó pruebas de lazo de corriente de 4 -20 mA generadas a través de calibrador Fluke para determinar el estado del canal analógico 0 y canal analógico 1 de la tarjeta de E/S (Allen bradley, modelo 20-750-2262-2R), verificando el mal estado de ambos canales analógicos. Se

determinó por tanto que ambos canales analógicos se enclavan a 20 mA generando que el variador se dispare a sus máximos RPM generándose en consecuencia el paro por alta presión de descarga.


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15/02/2017

El día 15/02/2017 se verificó estado de variador de velocidad el cual se encontraba operando en modo manual a referencia de 50 Hz. Se coordinó el paro de la bomba de inyección y desenergización de variador de velocidad, inmediatamente se procede a realizar permuta de tarjeta de E/S Analógicas-digitales (Allen bradley, modelo 20-750-2262-2R) en el variador de velocidad; cabe resaltar que la tarjeta

electrónica de E/S permutada era de segunda condición y provenía del variador de velocidad de respaldo de la locación PIAS Zapotal. Este trabajo fue autorizado por parte del fiscalizador del área. 21/04/2017

El día 21 de abril del 2017, se presentó un segundo evento de parada intempestiva de la bomba de inyección de agua de PIAS Carrizo. Según la evaluación realizada se verificó que tarjeta electrónica de E/S (Allen bradley, modelo 20-750-2262-2R) sufrió daños en sus canales analógicos, realizando como acción correctiva inmediata la instalación de una tarjeta electrónica nueva (Allen bradley, modelo 20-750-2262-2R), es decir se realizó el montaje de una tarjeta electrónica con las mismas características de la tarjeta averiada. 19/05/2017

El día 19 de mayo del 2017, se suscitó un tercer evento de parada intempestiva de la bomba de inyección de agua de PIAS Carrizo. Se procede a verificar el historial de alarmas de paro de la bomba de inyección detectándose alarma de paro por alta presión de descarga , se procede a realizar una evaluación in situ verificándose que nuevamente la tarjeta electrónica de E/S (Allen bradley, modelo 20-750-2262-2R) se encontraba con sus canales analógic os averiados,

enclavándose las entradas a 20 mA en ambos casos. Variador de velocidad queda operando en modo manual a 50 Hz y 795 PSI de descarga.


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III

BREVE DESCRIPCION DE PROCESO PIAS CARRIZO

La planta de inyección de agua salada (PIAS) Carrizo recibe la producción de agua proveniente de la Planta de Tratamiento de Crudo Carrizo (PTC). El tratamiento y procesamiento del agua para su posterior reinyección a condiciones específicas, se realiza a través de los Filtros Cáscara de Nuez F-101 A/B, con la flexibilidad de enviarlo hacia el Tanque Pulmón TK-103. El sistema de Filtro F-101A/B recibe la producción de agua a 80 Psig y la hace circular de manera descendente a través de un lecho filtrante de cáscara de nuez, en donde se logra alcanzar la concentración adecuada de hidrocarburos y sólidos suspendidos (< 5 ppm) a 50 Psig y se envía al Tanque Pulmón de Agua TK -103/103B para su almacenamiento y posterior reinyección o disposición en pozos sumideros. El agua almacenada en el Tanque Pulmón TK -103/103B es enviada a la succión de las Bombas de Inyección de Agua P-103 A/B.

Las bombas P-103 A/B realizan la distribución hacia los

Manifold de inyección de agua ubicado la zona de Carrizo. Cabe mencionar que la planta PIAS Carrizo posee una bomba de inyección tipo centrífuga de la marca Bingham (P203A/B); la cual en modo automático mantiene una presión de descarga de aproximadamente 820 PSI, esto se consigue debido al sistema de frecuencia a través de un variador de velocidad Allen Bradley modelo PowerFlex 755 de 300 HP que busca mantener RPM constantes a la salida del proceso, para de este modo obtener el seteo de presión de descarga establecida por el operador de planta.

IV

ANALISIS DE FALLO EN VARIADOR DE VELOCIDAD PIAS CARRIZO

El variador de velocidad de PIAS Carrizo realiza su operación basado en un lazo de control PID, realizando un procesamiento interno de la información de la señal 4-20 mA recibida a través del transmisor de presión de descarga de la bomba de inyección. El P LC de control recibe la señal de 4-20 mA del transmisor de presión de descarga y genera en base a una lógica de control establecida una salida analógica de 4-20 mA, la cual a su vez ingresa al variador PowerFlex 755 de 300 HP a través de una tarjeta electrónica de E/S analógica-digitales estableciendo una salida en Hertz para comandar la referencia de RPM en el variador de velocidad de PIAS Carrizo. CONFIPETROL ANDINA – INSTRUMENTACION Y CONTROL DE PROCESOS

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Es decir la función PID lee una entrada variable de proceso del variador y la compara con un punto de ajuste deseado que se encuentra almacenado en el variador. Seguidamente el algoritmo ajusta la salida del regulador PID, y cambia la frecuencia de salida del variador para intentar obtener un error igual a cero entre la variable del proceso y el punto de ajuste seteado por el operador de planta. El variador PowerFlex 755 de PIAS Carrizo posee dentro de sus componentes internos una tarjeta opcional de E/S Analógicas-Digitales (Allen bradley, modelo 20-750-2262-2R), la cual posee un par de canales analógicos los cuales se pueden configurar para

recibir la señal

analógica de 4-20 mA proveniente del PLC Micrologix 1500 y establecer una salida referenciada en Hertz en el variador de velocidad de la bomba P203 A/B. Asimismo cabe precisar que esta tarjeta posee canales de entradas digitales para configurar opciones de arranque y paro del variador de velocidad. De la descripción de los eventos suscitados en los diversos fallos del variador de velocidad de PIAS Carrizo, podemos deducir que la falla común evidenciada durante las tareas de inspección y evaluación del variador, indica la avería de los canales analógicos de la misma tarjeta electrónica en los tres casos presentados (Allen bradley, modelo 20-750-2262-2R). Ya que estas fallas se presentaron posteriormente al periodo de lluvias que afectaron a las instalaciones del campo petrolífero Lote X durante los primeros meses del presente año, podemos inferir que una de las probables causas de fallo en estas tarjetas electrónicas es el aumento de transientes o distorsiones armónicas presentes en el sistema de la red trifásica de la planta PTC Carrizo. Los transientes se presentan en forma de impulsos de voltaje de muy corta duración, superpuestos en la señal de alimentación y frecuentemente intermitentes con una duración menor a dos mseg, y que suelen provocar esencialmente d años a componentes electrónicos sensibles. Los transientes tienen un efecto acumulativo sobre el equipo electrónico más sensible disminuyendo rápidamente su vida útil, llegando incluso en muchos de los casos a provocar daños irreversibles.


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V

CARACTERISTICAS DE TARJETA ELECTRÓNICA DE E/S ANALOGICA-DIGITALES DE VARIADOR DE VELOCIDAD PIAS CARRIZO.

Tarjeta opcional de E/S para entradas y salidas analógicas-digitales. Código Part number: 20-750-2262C-2R está clasificado para 24 volts CC. A) UBICACIÓN DE TARJETA E/S EN VARIADOR DE VELOCIDAD


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B) DESCRIPCION DE TERMINALES DE TARJETA ELECTRONICA DE E/S EN VARIADOR DE VELOCIDAD


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VI- EVIDENCIAS FOTOGRAFICAS

Tarjeta E/S analógica – digitales de variador PIAS CA

Tarjeta Electrónica Allen bradley, modelo 20-750-2262-2R (V. Posterior)


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Tarjeta Electrónica Allen bradley, modelo 20-750-2262-2R

Tarjeta afectada insertada en variador PIAS CA


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Canal analógico de entrada 0 y 1 enclavado en 20mA.

Historial de alarmas de Panel View indicando últimos fallos por Presión de descarga.


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Variador PIAS CA queda operando en modo manual a 50 Hz de referencia.


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VI

CONCLUSIONES

-

De las evaluaciones realizadas en campo posterior a los tres eventos suscitados que conllevaron a la parada intempestiva de la bomba de inyección P103A/B de PIAS Carrizo; se puede concluir que la falla común presente está relacionada con la avería de los canales de entrada analógicos de la tarjeta E/S Analógicos -Digitales (Allen Bradley 20750-2262C-2R), esto fue consecuencia de la probable presencia de señales de transientes y armónicos presentes en la red de entrada de la planta PTC Carrizo, dando lugar a la necesidad de utilizar elementos externos al variador para mitigar los efectos adversos de estos problemas.

VII

RECOMENDACIONES

-

Se recomienda por tanto realizar la instalación de dispositivos de protección contra sobretensiones transistorias tales como supresores de picos o transientes TVSS (Transient Voltage Surge Supressors) los cuales

están

conceptualizados

por

las

normas

internacionales como equipos destinados a proteger las instalaciones eléctricas contra aquellas sobretensiones (elevaciones de voltaje instantáneas) generadas por fenómenos transitorios como rayos y arranques de motores eléctricos. Este supresor de picos deberá ser instalado a la entrada del tablero de control de PIAS Carrizo. Cabe precisar que como experiencia previa ya se instaló un equipo supresor de picos destinado para proteger el tablero de control de la sala de operador de PTC Carrizo con resultados satisfactorios a la actualidad. -

Adicionalmente se recomienda como prioridad principal realizar con apoyo de una empresa externa especialista el monitoreo del estado de toda la red eléctrica de la planta PTC Carrizo, incluyendo la zona de PIAS Carrizo, esto incluye una medición completa a nivel de armónicos y perturbaciones, y la calidad de suministro de la red trifásica encargada de alimentar a los tableros de fuerza y tableros de control de la planta PTC Carrizo.


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Reporte de falla variador

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