PLANTA VALDIVIA
MANTENCIÓN ELECTRO - CONTROL
PRECIPITADORES ELECTROSTÁTICOS
MÓDULO
REVISIÓN
FECHA
PREPARADO
REVISADO
APROBADO
MVE - 04
0
05/03/2003
Luis López
Fernando Morales
Félix Hernaiz
PLANTA VALDIVIA REGISTRO DE REVISIONES. Revisión
Descripción
Ejecutó
Aprobó
Fecha
Diseño: Este material se editó utilizando el procesador Word de la versión 2000 de Office de Microsoft. Su visualización e impresión quedó habilitada para utilizar Acrobat Reader de la versión 5.0. Los dibujos, esquemas, fotografías y planos que lo acompañan se insertaron utilizando la extensión jpg. Para su edición electrónica se utilizó Dreamweaver, en tanto que las animaciones se hicieron utilizando Flash, ambos software pertenecientes a la suite e-learning de Macromedia en su versión MX 5.0 Para el acceso electrónico se requiere que la pantalla de su computador se configure en la resolución estándar 800x600 y se disponga de los plug in de Flash 6.0 y del Acrobat Reader 2002 Celulosa Arauco y Constitución S. A. Todo el material contenido en este módulo es propiedad intelectual de Celulosa Arauco y Constitución S.A. Queda prohibida toda copia, reproducción, distribución, publicación, ejecución, exhibición, modificación, transmisión, o creación de obras derivadas y cualquier otra forma de explotar dichos contenidos sin el consentimiento expreso y previo por parte de un ejecutivo superior designado por la Compañía para este fin.
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ÍNDICE. PRESENTACION...............................................................................................................5 OBJETIVO DE APRENDIZAJE..........................................................................................6 1 INTRODUCCIÓN......................................................................................................... 7 2 COMPONENTES DEL EQUIPO................................................................................ 10 2.1 Sistema de Placas y Electrodos. ......................................................................... 10 2.2 Aisladores............................................................................................................ 11 2.3 Sistema de Golpe de Electrodos y Placas........................................................... 12 2.4 Sistema de Aire Caliente. .................................................................................... 15 2.5 Sistema de Dámper............................................................................................. 17 2.6 Sistema de Evacuación de Polvo. ....................................................................... 18 3 DETALLE DE COMPONENTES................................................................................ 27 3.1 Sistema de placas y electrodos (componentes mecánicos). ............................... 27 3.2 Control del sistema de golpe de martillos. ........................................................... 29 3.3 Sistema de evacuación de material..................................................................... 30 3.4 Sistema de Damper............................................................................................. 31 3.5 Circuito de fuerza (componentes eléctricos)........................................................ 33 3.6 Circuito de control................................................................................................ 39 3.7 Microprocesador Epic II. ...................................................................................... 41 3.8 Forma de ondas. ................................................................................................. 43 3.9 Detección de descarga disruptiva (chispa) y de arco. ........................................ 43 3.10 Extinción de descarga disruptiva. ..................................................................... 44 3.11 Martillos o golpeadores..................................................................................... 47 3.12 Calefactores (modo calentador). ...................................................................... 49 3.13 RTU. ................................................................................................................. 51 4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO......................................................................... 54 4.1 Conceptos básicos de precipitación. ................................................................... 54 4.2 Separación electrostática de polvo...................................................................... 56 5 RECOMENDACIONES GENERALES....................................................................... 60 5.1 Normas de Seguridad.......................................................................................... 60 6 MANTENCIÓN DEL EQUIPO.................................................................................... 62 6.1 Mantención Tipo A: Inspección............................................................................ 63 6.2 Mantención Tipo B: Control. ................................................................................ 65 6.3 Mantención Tipo C: Control. ................................................................................ 67 6.4 Mantención Tipo R: Reparación. ......................................................................... 69 7 DETECCIÓN Y SOLUCIÓN DE PROBLEMAS. ........................................................ 71 7.1 Mensajes de alarmas a través de EPIC II y RTU. ............................................... 73 7.2 Medidas a tomar en caso de fallas. ..................................................................... 75 7.3 Alarmas externas................................................................................................. 75 7.4 Detección y solución de problemas más comunes indicadas en la EPIC II......... 76 8 BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................... 77 AREA EQUIPO MATERIA
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PLANTA VALDIVIA 9 ANEXO 1: GLOSARIO. ............................................................................................. 78 10 . EVALUACIÓN. .................................................................................................... 85 10.1 Test N°1............................................................................................................ 85 10.2 Test N°2............................................................................................................ 86 10.3 Práctica en Terreno. ......................................................................................... 88
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PRESENTACIÓN El módulo Precipitadores Electrostáticos de las áreas de Caldera de Poder, Caldera Recuperadora y Horno de Cal en Celulosa Arauco y Constitución S.A., Planta Valdivia forma parte de una serie de módulos de instrucción de Mantención Eléctrica. Tiene como finalidad entregar las funciones, componentes, tareas y procedimientos básicos de la mantención de los equipos eléctricos involucrados en los Precipitadores Electrostáticos e incluye los aspectos más relevantes relacionados con la mantención que se debe realizar al sistema eléctrico. El personal que complete exitosamente las actividades contempladas en el programa de capacitación, del cual este módulo forma parte , incluyendo las fases de instrucción presencial y de terreno-, quedará en condiciones de realizar en forma adecuada las tareas inherentes a la mantención del equipo. Una evidencia de que el aprendizaje ha ocurrido incluye la probación del test del contenido teórico del manual con un mínimo de 85 %.
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Mantención Electro-Control Precipitador Electrostático Presentación
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OBJETIVOS DE APRENDIZAJE Al terminar de estudiar este módulo y complementarlo con las prácticas de terreno incluidas en el programa de capacitación , usted será capaz de: •
Conocer los principales componentes de los Precipitadores Electrostáticos.
•
Establecer la función de los principales componentes de los Precipitadores Electrostáticos.
•
Aplicar correctamente los procedimientos de seguridad al intervenir los Precipitadores Electrostáticos.
•
Describir la mantención de los principales componentes de los Precipitadores Electrostáticos.
•
Interpretar las lecturas de paneles para mejorar el rendimiento de los Precipitadores Electrostáticos.
•
Indicar procedimientos para reparar los principales componentes de los Precipitadores Electrostáticos.
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Mantención Electro-Control Precipitador Electrostático Objetivos de Aprendizaje
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1 INTRODUCCIÓN.
Figura 1.1
Los Precipitadores Electrostáticos han sido empleados por décadas para recolectar partículas de los gases de combustión en diversos procesos industriales. Sus principales características son: baja caída de presión, baja sensibilidad a las altas temperaturas y gases corrosivos con una eficiencia de recolección superior al 99%. Los primeros ensayos prácticos para realizar una separación electrostática de partículas de polvo fue comprobada en el año 1883 por el inglés Sir Oliver Lodge, que llevó a cabo una serie de experimentos. Dichos experimentos fueron llevados a la práctica en instalaciones reales por el americano Cottrell, que el año 1906 llegó a demostrar la viabilidad de la separación electrostática a escala industrial, gracias al desarrollo del rectificador rotativo de alta tensión. Desde entonces los Precipitadores Electrostáticos han experimentado un desarrollo notable, tanto en su tamaño como en la cantidad de campos a utilizar. AREA EQUIPO MATERIA
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PLANTA VALDIVIA Lo que caracteriza la separación electrostática de polvo, en comparación con otros sistemas, es que las fuerzas eléctricas actúan directamente sobre las partículas de polvo, lo que lógicamente resulta en un consumo mínimo de energía. Entonces, podemos definir al Precipitador Electrostático como un equipo que emplea energía eléctrica para separar partículas suspendidas en gas o en aire. La eficiencia de recolección de los PPT (se usará la abreviatura "PPT" para identificar al Precipitador Electrostático) se ve fuertemente afectada por las mayores exigencias del control ambiental, la composición y variación del tipo de combustible que genera las partículas en suspensión y los aumentos de producción, entre otros factores. Esto obliga a los PPT a operar bajo condiciones para las cuales no fueron originalmente diseñados. Es decir, sólo se logrará una mejor precipitación si se conocen sus fundamentos y perciben todos los factores que afectan el rendimiento del PPT. Por lo tanto, el personal involucrado en la operación y mantención del PPT debe tener en cuenta los siguientes aspectos principales: •
Los factores de proceso pueden tener tanta influencia sobre el comportamiento del PPT como la condición mecánica y eléctrica del mismo.
•
La precipitación es un proceso que cambia continuamente y el comportamiento del PPT puede variar significativamente en un corto período de tiempo.
•
Gran parte de las dificultades con los PPT se debe a los distintos puntos de vista sobre como funcionan. El estar bien instruido sobre los fundamentos correctos le permitirá identificar los cambios en la operación y el comportamiento del PPT, tomando las medidas necesarias para contrarrestarlos.
Celulosa Arauco y Constitución S. A., Planta Valdivia tendrá un total de 5 Precipitadores instalados, marca Alstom, distribuidos en el siguiente orden: Caldera Recuperadora. 3 Precipitadores de tres campos cada uno
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Caldera de Poder.
1 Precipitador de tres campos.
Horno de Cal.
1 Precipitador de tres campos
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PLANTA VALDIVIA El Panel de Control de los Precipitadores Alstom, es la unidad encargada de controlar el voltaje al conjunto transformador rectificador para crear el fuerte campo eléctrico entre las placas y electrodos, en las diferentes secciones del precipitador. Para cumplir con esta función, consta principalmente de: Circuito de Fuerza, Circuito de Control y Microprocesador EPIC II. La regulación y el control se logra mediante el Microprocesador EPIC II. Éste regula automáticamente el alto voltaje, de tal manera que la corriente a través del Precipitador es corregida a medida que cambian las condiciones de la chispa. La corrección de la corriente se logra por medio de la unidad tiristorizada, controlada por la unidad EPIC II. Además, posee una unidad RTU de propósito múltiple que se comunica con el controlador automático de voltaje EPIC II y despliega en pantalla todos los datos de alarmas y comandos. A través de la RTU se puede verificar, seguir y modificar parámetros en operación. Si ocurre algún problema, la RTU mostrará mensajes de alarma en la pantalla y se activará una alarma externa, si es que hay alguna luz o bocina de alarma conectada a la salida del relé. La alimentación hacia el Panel de Control de los Precipitadores Alstom, es bifásica de 690 V. Esta alimentación se modifica mediante los tiristores (SCR), de acuerdo a la regulación del Microprocesador y se aplica al primario del conjunto transformadorrectificador, aumentándose esta tensión a un máximo de 90 kV continuo y 1.300 mA. El voltaje negativo se conecta al bastidor de electrodos y el positivo está conectado a tierra, junto a las placas y estructuras del precipitador electrostático. El panel de control consta de cuatro cabinas que en conjunto controlan todos los componentes eléctricos del Precipitador Alstom. En la primera cabina se encuentra la distribución del circuito de fuerza del panel. En las restantes cabinas se encuentran el circuito de fuerza y control de cada uno de los conjuntos Transformadores-Rectificadores controlados por las respectivas unidades EPIC II.
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2 COMPONENTES DEL EQUIPO. 2.1 Sistema de Placas y Electrodos.
Figura 2.1 Componentes del equipo.
N° 1 2 3 4
Componente Placa distribuidora de gases Placas colectoras Electrodos emisores Sistema de golPPT
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Función Distribuye uniformemente los gases dentro del PPT. Recolecta las partículas negativas de sulfato. Recolectan las partículas positivas de sulfato. Desprende el sulfato acumulado en las placas y electrodos.
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PLANTA VALDIVIA 2.2 Aisladores.
Figura 2.2 Aisladores.
N° Componente 5 Aisladores de soporte 6 Aisladores de buje o pasa muro
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Función Sostienen y aíslan eléctricamente los electrodos. Proporcionan la conexión de alto voltaje entre el transformador / rectificador y el marco de electrodos.
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PLANTA VALDIVIA 2.3 Sistema de Golpe de Electrodos y Placas.
Figura 2.3 Sistema de Golpe de Placas y Electrodos.
N° Componente 7 Sistema de golPPT
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Función Desprende el sulfato acumulado en las placas y electrodos.
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Figura 2.4 Sistema de Golpe de Electrodos.
N° Componente 8 Aislador de eje 9 Calefactor de aislador 10 Conjunto motorreductor 11 Barredor de sulfato
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Función Aísla el Sistema de GolPPT de martillos de electrodos respecto de la estructura. Seca el aire dentro de la cámara del aislador. Acciona el eje del sistema de golpe de martillos de electrodos. Mantiene limpio de sulfato la cámara del aislador de eje.
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Figura 2.5 Sistema de Golpe de Placas.
N° Componente 12 Martillo de placas 13 Conjunto motorreductor
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Función Desprende el sulfato acumulado en las placas. Acciona el eje del sistema de golpe de martillos de placas.
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PLANTA VALDIVIA 2.4 Sistema de Aire Caliente.
Figura 2.6 Sistema de Aire Caliente.
N° Componente 14 Motor del soplador 15 Soplador 16 Calefactores 17 Termostatos T1 – T2 18 Termostato S1 19 Termostato S2
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Función Acciona el soplador para presurizar las Cámaras de Aisladores. Impulsa aire para presurizar las cámaras de los aisladores. Calientan el aire que presuriza las cámaras de los aisladores, es tubular blindado de 1000 watts. Desconectan la alimentación eléctrica de los calefactores por sobre temperatura, debida a pérdida de flujo de aire. Controla la temperatura del aire de 0 a 80°C. Controla la temperatura del aire de 80 a 120°C.
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Figura 2.7 Sistema de Aire Caliente.
N° Componente 20 Cámara de aisladores 21 Calefactor de aislador 22 Ducto de entrada de aire
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Función Aísla eléctrica y térmicamente a los aisladores del resto de la instalación. Seca el aire dentro de la cámara del aislador. Canaliza el aire hacia el interior de la cámara del aislador.
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PLANTA VALDIVIA 2.5 Sistema de Dámper.
Figura 2.8 Sistema de Damper .
N° Componente 23 Motor accionamiento del dámper 24 Switch LSO 25 Switch LSC 26 Limitador LSH
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Función Proporciona el accionamiento para la apertura o cierre del dámper. Indica posición abierto de dámper en el DCS y detiene el funcionamiento del motor cuando el dámper se abre al 100%. Indica posición cerrado de dámper en el DCS y detiene el funcionamiento del motor cuando el dámper está cerrado totalmente. Evita accionamiento del motor cuando el dámper es operado manualmente.
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PLANTA VALDIVIA 2.6 Sistema de Evacuación de Polvo.
Figura 2.9 Sistema de Evacuación de Polvo para PPT de Piso Plano (Caldera Recuperadora).
N° 27 28 29
Componente Motor de la rastra Motor del transportador Sensor de velocidad de la rastra 30 Sensor de velocidad del transportador
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Función Acciona la rastra. Acciona el transportador transversal. Sensa la velocidad de la rastra y da señal de detención en caso de atascamiento. Sensa la velocidad del transportador transversal y da señal de detención en caso de atascamiento.
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Figura 2.10 Sistema de Evacuación de Polvo Para PPT con Sistema de Tolva (Caldera de Poder y Horno de Cal).
N° Componente 31 Tolva de fondo 32 Motor del tornillo sinfín 33 Sensor de velocidad del tornillo sinfín 34 Motor del alimentador rotatorio 35 Sensor de velocidad del Alimentador Rotatorio
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Función Recolecta el polvo desprendido de las placas colectoras y electrodos emisores. Acciona el tornillo sinfín para extraer el polvo desde el fondo de la tolva. Sensa la velocidad del tornillo y da la señal de detención al motor en caso de atascamiento. Acciona el Alimentador Rotatorio para dosificar la entrega de polvo al transportador de polvo. Sensa la velocidad del alimentador rotatorio y da señal de detención al motor en caso de atascamiento.
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Figura 2.11 Gabinete de fuerza y control de los PPT
N° Componente 36 Interruptor Principal 37 Llaves de Enclavamiento
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Función Energiza y desenergiza eléctricamente el Panel de Fuerza y Control del Precipitador. Impiden conectar la Cabina de Control si no se ha cumplido el procedimiento de cierre seguro del Precipitador.
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Figura 2.12 Panel de control
N° Componente 38 Unidad RTU 39 Medidor de “mA” 40 Medidor de “KV” 41 Medidor de “A” 42 Selector T/R off/remoto/on
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Función Unidad para programar, modificar parámetros y mostrar mensajes de alarma. Mide la corriente secundaria del transformador rectificador. Mide el voltaje secundario del transformador rectificador. Mide la corriente primaria del transformador rectificador. Indica desconectado, operación normal y comando local respectivamente
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PLANTA VALDIVIA 2.6.1 Circuito de fuerza y control.
Figura 2.13 Circuito de fuerza y control.
N° Componente
Función
43 Inductor Lineal
Suaviza los transientes de corrientes producidos por la conmutación de los SCR. Además permite mejorar la forma de onda del voltaje de entrada al conjunto T/R logrando un ángulo de conducción mayor de corriente secundaria. Transforma la baja tensión en alta tensión. Rectifica la tensión alterna en tensión continua. Filtra la tensión continua de salida del Rectificador. Se encuentra en el unidad transformadorrectificador T/R. Conecta la alta tensión a tierra cuando se desea ingresar al Precipitador. Se encuentra en la unidad transformador-rectificador (T/R).
44 Transformador 45 Rectificador 46 Bobina de Choque 47 Interruptor de Tierra
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Figura 2.14 Unidad EPIC II.
N° Componente
Función
48 Unidad EPIC II
Controla la energía entregada al Precipitador cambiando el ángulo de disparo de los SCR . Protege al microprocesador de sobrecorrientes y cortocircuitos. Avisa en todas las condiciones de alarma: Encendida indica alarmas de desconexión; Parpadeando indica alarmas de advertencia. Indica si el contactor principal y el T/R están activados (ON).
49 Fusible 50 Alarma 51 Tr-on
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Figura 2.15 Unidad EPIC II.
N° Componente
Función
52 Spark
Parpadea por cada descarga disrruptiva (arco) detectada en el interior del Precipitador. Indica cuando el voltaje de línea primario está presente. LED parpadeante durante operación normal de procesador. Indica cuando el EPIC está listo para aceptar comandos desde el FlaktBus ( selector en Remoto).
53 Ac-Line 54 Alive 55 Remote
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Figura 2.16 Unidad EPIC II.
N° Componente
Función
56 Token Rotation
Parpadea mientras hay comunicación en el FlaktBus ( si no parpadea no existe comunicación). ON= (posición normal) EPIC está conectado a la red externa del FlaktBus y al conector de la RTU más abajo. OFF= ( para pruebas y mantención) EPIC está Conectado solamente al conector de la RTU. Conector de servicio para FlaktBus o RTU para la programación y detección de problemas.
57 Network
58 Conector RTU
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PLANTA VALDIVIA 2.6.2
Unidad de terminal remoto “RTU”.
Figura 2.17 Unidad de terminal remoto “RTU”.
2.6.2.1 Descripción del panel. El teclado tiene un mínimo de teclas y es fácil de operar. Las operaciones de las teclas van guiadas por instrucciones en la pantalla. El dibujo es un ejemplo de la disposición de una ventana. 2.6.2.2 Descripción del teclado.
Figura 2.18 Descripción del teclado.
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3 DETALLE DE COMPONENTES. 3.1 Sistema de placas y electrodos (componentes mecánicos). Los PPT son grandes estructuras en forma de cajón que constan de placas distribuidoras de gases, placas colectoras, electrodos emisores y el sistema de golpe de martillos. Las placas distribuidoras de gases tienen perforaciones de igual diámetro en toda su superficie con la finalidad de distribuir uniformemente los gases entre placas y electrodos del precipitador. Los Precipitadores Alstom usan dos corridas de placas distribuidoras de gases. En la segunda corrida de placas, en la parte superior e inferior, van instaladas pequeñas placas deflectoras para dirigir los gases hacia la acción del campo eléctrico e impedir que circulen por el contorno de dicho campo. Para mantener limpias las placas distribuidoras, el diseño Alstom usa el Sistema de GolPPT de Martillos. Las placas colectoras van conectadas al positivo de la alta tensión y a su vez están conectadas a la estructura del PPT. La altura de estas placas puede variar entre 5,5 y 11 metros, mientras que el largo en la dirección del flujo de gas varía entre 0,9 y 3 m. La separación entre ellas varía entre 228 y 300 mm entre centros. Todas las medidas son referenciales y en la actualidad pueden haber PPT que superen estas dimensiones. El largo total del PPT está compuesto de grupos de estas placas, cuya cantidad y disposición dependen del diseño de cada precipitador. Los electrodos emisores van conectados al negativo de la alta tensión y se ubican al centro entre las placas colectoras. El número de electrodos del tipo alambre por área de placa, varía, pero en general la mayoría de los diseños coloca dos alambres por cada 460 mm de largo de placa. Estos alambres constituyen los componentes de alto voltaje en los pasajes de gas y constituyen la fuente de electrones para el espacio de gas. El marco de alto voltaje, que soporta un número fijo de electrodos, está aislado de tierra por medio de aisladores soportantes de cerámica instalados en la parte superior del PPT (ver Figura 2.2 y Figura 2.3). La salida del conjunto T/R se conecta al marco de alto voltaje y dependiendo de las áreas energizadas en la dirección del flujo de gas, se dice que el PPT está formado por campos o secciones. Cada campo controlado por un conjunto T/R tiene una cierta eficiencia de recolección dependiendo de su tamaño físico y los niveles de voltaje y corriente que se logren. Cada AREA EQUIPO MATERIA
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PLANTA VALDIVIA campo puede considerarse como un precipitador independiente, de modo que la disminución de material de campo a campo determinará la emisión final por la chimenea. Por ejemplo, en un PPT de tres campos se podría asumir que el primer campo recolecta un 80% del material que sale del proceso, el segundo otro 80% y el campo de salida también un 80%. Por ejemplo, por cada 100 kg de material que entra al PPT, esto se puede representar de la siguiente forma: Tabla 3-1
Campo Entrada Medio Salida
Entrada (kg) 100 20 4
Material Recolectado (kg) 80 16 3,2
Salida (kg)
Eficiencia Acumulada (%)
20 4 0,8
80 96 99,2
Para lograr esta recolección de material es necesario reducir la velocidad de las partículas que pasan a través del PPT en torno a 1 m/seg. Normalmente la velocidad del gas en los ductos, entre el proceso y el PPT es de 15 a 25 m/seg y se reduce al entrar al precipitador, por el cambio de sección del cabezal o Plenum de entrada, donde van instaladas las placas distribuidoras de gases.
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PLANTA VALDIVIA 3.2 Control del sistema de golpe de martillos. Normalmente los sistemas de placas y electrodos del PPT se mantienen libres de acumulaciones excesivas de polvo, mediante golpeadores tipo martinete, montados en un eje de golpeo, el cual se gira mediante un motorreductor. Los martillos constituyen una compleja, como también interesante fase de la precipitación. El objeto es proporcionar un impacto o sacudida, ya sea a las placas colectoras o a los marcos de alto voltaje, para soltar parte de las acumulaciones en forma cíclica. La función de un sistema de golpeadores es de cuadrar la intensidad y frecuencia del golpe con las características de adhesividad de la capa de polvo. Las características de adhesividad de la capa varían considerablemente de una instalación a otra, de modo que la frecuencia de golpe de los martillos se determina generalmente luego de observaciones en terreno. Es importante mantener todos los martillos en servicio e inspeccionarlos periódicamente para detectar cualquier anomalía, como agripamiento, que impida mantener las placas y electrodos libres de polvo para así asegurar un óptimo nivel de voltaje entre placas y electrodos. El sistema de golpes de martillos de los PPT Alstom es controlado por la unidad EPIC II. Esta unidad puede limitar la corriente a un límite preajustado durante el tiempo de golpeo de las placas colectoras. De esta forma es posible obtener un golpe más efectivo, en caso de polvo difícil de desprender. Si el límite de corriente se ajusta a cero, se logra un bloqueo total de la corriente suministrada a la sección respectiva del precipitador durante el golpeo. El funcionamiento continuo durante ciertos períodos de tiempo puede ser ventajoso en caso de polvo difícil de desprender de las placas y esto puede ocurrir en períodos de baja producción. Por lo tanto, es posible activar esta función en forma remota desde la sala de control, mediante una entrada digital a la unidad de control. Además, mediante otra entrada digital, se puede sincronizar el mecanismo de golpeo de placas entre varias secciones del precipitador, para que no golpeen al mismo tiempo y provoquen el arrastre de material.
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PLANTA VALDIVIA 3.3 Sistema de evacuación de material. Después que las partículas de polvo se acumulan sobre los componentes internos del PPT, el éxito final del sistema dependerá de la eliminación efectiva de este material para ser reincorporado al proceso o eliminado de éste. En los precipitadores Alstom de la Caldera Recuperadora (Figura 3.1) la recolección de sulfato se efectúa cuando éste es desprendido de las placas y electrodos por la acción de los golpes de martillos, cayendo al piso del precipitador. Luego, las rastras retiran el sulfato del piso de todos los campos y lo trasladan hacia la entrada del precipitador, depositándolo en el transportador transversal que saca el sulfato del precipitador para llevarlo al estanque mezclador para retornarlo al proceso.
Figura 3.1 Sistema de evacuación de material.
El Precipitador del Horno de Cal al igual que el de la Caldera de Poder poseen tolvas de recolección (Figura 3.2) que permiten que todo el material caiga sobre el tornillo sinfín, ubicado en la parte inferior, para que éste lo transporte hasta la válvula rotatoria que es la AREA EQUIPO MATERIA
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PLANTA VALDIVIA encargada de dosificar y entregar el polvo al transportador, que lo llevará a su destino final. Para evitar que se pegue el material a las paredes de la tolva y el tornillo, se instalan calefactores bajo el tornillo sinfín, que se deben inspeccionar periódicamente para asegurar su buen funcionamiento. Además, las tolvas están provistas de sensores de nivel y el tornillo de sensor de velocidad, para asegurar la operación eficiente y permanente del sistema de evacuación del material recolectado en las placas y los electrodos.
Figura 3.2 Tolva de fondo.
3.4 Sistema de Damper Los damper se usan para aislar el precipitador del flujo de gases cuando se quiere intervenir el equipo. Normalmente los diseños de Precipitadores consideran un ducto by –pass para mantener el proceso en servicio cuando el precipitador está en mantención. Existen dampers para aislar gases y otros para controlar flujo. Generalmente los damper para aislar son del tipo disco, Figura 3.3, y los damper para control de flujo son del tipo persiana, Figura 3.4.
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Figura 3.3 Damper tipo disco
Figura 3.4 Damper tipo persiana
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PLANTA VALDIVIA 3.5 Circuito de fuerza (componentes eléctricos).
Figura 3.5 Circuito de fuerza.
El Circuito de Fuerza, tiene tres etapas bien definidas, que son las siguientes: A) Alimentación Principal Bifásica: La alimentación al Circuito de Fuerza proviene desde un MCC , siendo esta alimentación del tipo bifásica 2 x 690 volts..Esta tensión llega a un seccionador fusible que se encuentran en el Panel de Fuerza y Control del Precipatador Alstom. Desde aquí se conecta a los contactos de fuerza del contactor principal el cual energiza a la unidad tiristorizada compuesta de dos SCR (Silicon Controlled Rectifier) en conexión antiparalelo, los cuales se utilizan para regular la tensión de alimentación al circuito primario del transformador-rectificador (T/R). En el conjunto T/R se encuentran: el reactor lineal, que se utiliza para suavizar los transientes de corriente producidos por la conmutación de los SCR. Además, permite mejorar la forma de onda de voltaje de entrada al conjunto T/R, logrando un ángulo de conducción mayor de corriente secundaria. El transformador es elevador, debido a que la tensión en el secundario puede alcanzar un máximo de 90 kV. El voltaje es transformado a tensión continua por medio de un puente de diodos y en serie a éste, se conecta una bobina de choque que protege al secundario y al puente de diodos, de las variaciones bruscas de corriente en el lado de alta tensión. Finalmente, esta tensión continua se aplica al precipitador, conectándose el positivo a la estructura del precipitador en donde se encuentran las placas y el negativo se conecta a los electrodos.
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PLANTA VALDIVIA B) Unidad Tiristorizada (SCR): La unidad tiristorizada, ubicada en el Panel de Control de Precipitadores Alstom, está compuesta por dos SCR en conexión antiparalelo.
Un SCR es un dispositivo semiconductor de cuatro capas que mediante retroalimentación interna produce un enclavamiento o enganche. Su forma de trabajo es similar a un interruptor. Su principal aplicación es la de controlar grandes corrientes de carga con un mínimo de energía. La compuerta del SCR es muy similar a un diodo, por tal motivo, se necesita por lo menos 0,7 V para disparar un SCR. La mayor parte de los SCR están diseñados para cerrarse por disparo y para abrirse con poca corriente. En otras palabras, un SCR permanece abierto hasta que un pulso de disparo excita la compuerta. Entonces, el SCR conmuta de estado y permanece conduciendo, aun cuando desaparezca el pulso de disparo, hasta que la corriente que circula por el SCR tienda a 0.
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Figura 3.6 Formas de onda de los SCR.
C) Conjunto Transformador-Rectificador (T/R): El conjunto transformador-rectificador está compuesto por: Inductor lineal , Transformador, Rectificador, Bobina de Choque, Resistencias Shunt (para obtener muestras de la tensión y corriente del primario) y Elementos de Protección tales como: interruptores de nivel, temperatura y presión súbita del aceite, ya que todos estos elementos se encuentran dentro de un estanque sumergido en aceite. Las conexiones se realizan en una caja donde se encuentran las resistencias shunt, supresores de voltaje y bornes de conexión. Como seguridad se dispone de un switch manual de puesta a tierra para asegurar un voltaje cero al intervenir el circuito secundario o inspeccionar el interior del precipitador. •
Bobina de choque e Inductor lineal: Se utilizan para disminuir los efectos negativos de los aumentos y disminuciones bruscas de la corriente, actuando como "amortiguación" eléctrica de estos transientes. El inductor lineal se encuentra en el lado de baja tensión y además sirve para mejorar la forma de onda de voltaje de entrada al conjunto T/R, logrando así un ángulo de conducción mayor de corriente secundaria. La bobina de choque se ubica en el lado de alta tensión.
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Figura 3.7 Bobina de choque e inductor lineal.
Transformador: Equipo eléctrico sin partes en movimiento, que se utiliza para aumentar o disminuir el nivel de tensión en un circuito en corriente alterna, manteniéndose constante la frecuencia. Consta, en su forma más básica, de dos bobinas separadas eléctricamente entre sí, pero unidas magnéticamente a través de un núcleo de fierro. Al devanado que se le aplica la tensión se le llama primario y el que entrega tensión a la carga, se le llama secundario. Su rendimiento como máquina eléctrica es excelente, llegando a superar el 95%. Tiene como limitantes las pérdidas que se producen en el fierro (histéresis y foucault) y en el cobre (I12 R1 + I22 R2). Su funcionamiento se basa en el principio de inducción magnética, es decir, al aplicar una tensión alterna (V1) al devanado primario, circulará por él una corriente (I1) que provocará un flujo magnético (∅) el cual será "transportado" por el núcleo de fierro. Al llegar a la bobina del secundario , se inducirá en éste una tensión (V2) que será la tensión del secundario. Al aplicar esta tensión a una carga, circulará por ella una corriente I2.
Figura 3.8 Transformador.
El transformador se energiza y controla desde el panel de fuerza y control del precipitador Alstom; es el encargado de elevar el nivel de tensión del primario desde 690 volts, a 90 kv en el secundario. AREA EQUIPO MATERIA
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PLANTA VALDIVIA Rectificador: Elemento que se utiliza para transformar la tensión alterna, en tensión continua pulsante. Para hacer esta transformación se utilizan los diodos que son dispositivos electrónicos que dejan circular corriente en un solo sentido; el circuito más eficaz es el de conexión puente, en el cual se utilizan cuatro diodos. Rectifica la tensión del secundario en corriente continua pulsante por medio de un rectificador de onda completa. El borne negativo se conecta a la bobina de alta frecuencia, la que amortigua las variaciones de corriente que se producen en el secundario; desde ésta, se conecta a los electrodos del precipitador. El borne positivo, se conecta a tierra a través de la resistencia Shunt (R1) uniéndose con las placas y estructura del precipitador. La caída de voltaje a través de R1-R2 se utiliza para medir el voltaje del precipitador.
Figura 3.9 Rectificador con sus formas de onda.
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PLANTA VALDIVIA Resistencias de medida: Se utilizan para obtener muestras de los valores de tensión y corrientes aplicados al secundario del transformador-rectificador; de manera tal que no signifique peligro en el manejo de estos valores. Estas señales se envían al panel EPIC II, a los instrumentos en la parte frontal del panel y además al DCS a través del transductor A-20.
+
_
Figura 3.10 Circuito de potencia con sus resistencia de medida.
Interruptores de seguridad: Se utilizan para enviar señales de alarma o de desconexión (trip) al panel EPIC II; éste codifica y discrimina la señal para activar la alarma o interrumpir el Circuito de Fuerza. Existen los siguientes tipos: • Interruptor por bajo nivel de aceite (alarma). • Interruptor por alta temperatura del aceite (alarma 80 °C y trip 90 °C). • Interruptor por presión súbita (trip).
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PLANTA VALDIVIA 3.6 Circuito de control. El circuito de control, es el que permite la unión entre el Circuito de Fuerza y el Microprocesador EPIC II, además, proporciona la energía de alimentación al Microprocesador y le sirve de ayuda a éste para comandar al contactor principal del Circuito de Fuerza. El Circuito de Control, se alimenta por medio de dos transformadores: el primero alimenta la unidad EPIC II y el segundo sirve para entregar una señal de voltaje de referencia del primario a la unidad EPIC II. Ambos están protegidos: en el primario por interruptor automático y en el secundario por fusible, sólo el que alimenta a la unidad EPIC II La función más importante del circuito de control tiene que ver con el modo de energizar o desenergizar el contactor principal; esto se logra de la siguiente forma:
1 Energizar manualmente seccionador “Q10” , guardamotor “F11” y automáticos “F111”“ F112” 2 Colocar selector “S11” en posición “REMOTO” 3 Al pulsar botón T/R ON ( vía operador) se energizará relé K21 cerrando contactos 1114 y llegará comando a unidad EPIC II por 3 segundos, ( entrada DI 1). 4 La unidad EPIC II activará la salida DO 2 ( siempre y cuando no tenga ninguna alarma presente) y energizará el relé K11 en 24 volts. 5 Al cerrar K11 habilita la alimentación a relé K10 que es de 220 volts, cerrando sus contactos de fuerza y energizando así el circuito de alimentación principal al transformador rectificador (T/R). 6 Para desenergizar el T/R se pulsa botón T/R OFF ( vía operador) energizandose K22 abriendo contactos 11-12, dejando sin energía entrada DI2 de la EPIC II. También se logra lo mismo si se mueve selector S11 a posición T/R OFF.
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Figura 3.11 Circuito de Control del PPT.
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PLANTA VALDIVIA 3.7 Microprocesador Epic II. FläktBus
Corriente primaria Voltaje Primario Corriente Secund. Voltaje Secund.
{ Temp/Nivel Aceite { Temp. T/R
T/R-,
Unidad
panel de
Procesadora
interfas
Interfas de Comunic. Interfas de Expansión
Ausencia de Voltaje Enclav. Segur. Temp.SCR
I/O
On/Off Local/Remoto Resumen de alarmas
} I/O group 1 } I/O group 2 } I/O group 3 } I/O group 4 Ent. Digital aux. Ent Digital aux.
Aliment. Ppal. Disparo de SCR
{
Entrada análoga aux.
Figura 3.12 Diagrama en bloque de EPIC II.
El Microprocesador EPIC II es una unidad electrónica programable que permite efectuar un control automático del funcionamiento del precipitador electrostático de acuerdo a los parámetros prefijados, además entrega información instantánea de los valores controlados y discrimina una falla en el sistema. La unidad EPIC II controla la energía entregada al precipitador electrostático cambiando el ángulo de disparo de los SCR, usa como realimentación las señales de tensión (kv) y corriente (ma) del secundario y el ángulo de fase del voltaje primario del T/R. El EPIC II entrega mensajes de alarma al operador cuando los valores están bajo o sobre lo establecido y si están activados uno o mas interruptores de alarmas, todos los mensajes de alarma se visualizan en la RTU y pueden ser reseteados desde allí mismo.
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PLANTA VALDIVIA La unidad EPIC II es un sistema de control y supervisión del precipitador electrostático que puede controlar, al mismo tiempo, el Trasformador Rectificador (T/R) para manejar las condiciones de descargas disruptivas dentro del precipitador y además, tiene control sobre dispositivos externos, tales como martillos, calefactores, transporte de cenizas, etc. Tiene cuatro grupos de entradas/salidas con distintas categorías de control que pueden programarse para controlar lo siguiente: ♦ Golpeador, con o sin “Power down rapping” y/o retardo de parada. ♦ Transporte de cenizas, con o sin retardo de parada. ♦ Control de calefacción con tiempo de precalentamiento ajustable. ♦ Salidas digitales para control externo con o sin realimentación. ♦ Control externo del precipitador electrostático CONECTADO/ESPERA mediante una unidad maestra. ♦ Dos entradas digitales extra con seis categorías de control predeterminadas. La unidad EPIC II está montada en una caja de aluminio la cual cuenta con todas las interconexiones requeridas por el controlador automático de voltaje, tales como: ♦ Suministro de energía de 24 V CA o CC. ♦ Un microprocesador de 16 bits con software. ♦ Un microcontrolador de 16 bits con software. ♦ Adquisición de datos análogos y digitales. ♦ Circuitos de ignición para el SCR. ♦ Memoria no volátil (EEPROM, no requiere baterías) para almacenamiento de los parámetros del sistema. ♦ Memoria no volátil (EEPROM) para almacenamiento del software de control. ♦ Reloj de tiempo real ( respaldado por capacitor, no requiere batería). ♦ Comunicación vía FlaktBus para comunicación con RTU, ProMo, Gateway u otras unidades EPIC II conectadas.
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PLANTA VALDIVIA 3.8 Forma de ondas. Para conocer como está trabajando el precipitador o ver como responde a una descarga se hace necesario, observar las formas de onda de la tensión y la corriente del primario y secundario. Para esto, se conecta un osciloscopio en los puntos que se indican y se obtienen señales de voltaje primario, corriente primaria, encendido de tiristores, kilovolts y miliamperes que alimentan los instrumentos del panel como se observa en la figura.
Figura 3.13 Medición de las formas de onda.
3.9 Detección de descarga disruptiva (chispa) y de arco. A.- La descarga disruptiva se detecta por medio de los valores de medición Kv del precipitador electrostático. Se analizan continuamente para niveles que indiquen descarga disruptiva. Si hay indicación, se da una señal de activación a la función de AREA EQUIPO MATERIA
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PLANTA VALDIVIA extinción que controla los tiristores. El detector de descargas disruptivas es ajustable y se define en kV/ms. Se encuentra bajo la ventana [Configuración] [T/R] [Chispa]. B.- Los arcos se detectan analizando los valores kV v. Los arcos se definen como kV v < Nivel detección de arco continuamente durante 10 períodos de encendido. (Durante el semipulso, un período representa un ciclo completo). Si se detecta un arco, se activa la función de extinción que controla los tiristores.
3.10 Extinción de descarga disruptiva. Hay cuatro métodos de extinción de descarga disruptiva, identificados como: AUTO (SELF) – CORTO (SHORT) – AUTO + CORTO ( SELF+SHORT) y EXTINCIÖN DE ARCO = 1-99.
Corto 1-9
Figura 3.14 Modos de extinguir las descargas disruptivas de EPIC II.
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PLANTA VALDIVIA 3.10.1.1
Modo de extinción = auto.
Este método puede usarse cuando la descarga disruptiva no necesita ningún período de extinción determinado, aparte del tiempo normal, para el siguiente impulso de encendido. La función de extinción está desconectada. El rectificador reduce la intensidad según los ajustes en Paso corriente. Tener cuidado al usar este método, ya que puede causar condiciones difíciles de arco eléctrico. Las descargas disruptivas pueden seguirse en el contador de descargas disruptivas. 3.10.1.2
Modo de extinción = corto.
Este método puede usarse si las descargas necesitan siempre un corto tiempo de extinción. Este tiempo puede elegirse en semiperíodos de 1 a 9. Durante la operación con ratio de carga, el siguiente impulso disparado, arrancará directamente después del período de extinción. El rectificador reduce la intensidad según los ajustes en Paso corriente. 3.10.1.3 Modo de extinción = auto + corto. (se recomienda en condiciones normales) Este método puede usarse cuando la descarga disruptiva no necesita, normalmente, ningún período de extinción, aparte del tiempo normal, hasta el siguiente impulso de encendido, pero, si surge una descarga disruptiva en dos períodos consecutivos, se necesita un corto tiempo de extinción. El rectificador reduce la intensidad según los ajustes en Paso corriente. Cuando se usa esta función, no debe producirse más de 1/10 de dobles descargas disruptivas en comparación con las descargas simples, de lo contrario se debe usar Modo de extinción = CORTO.
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PLANTA VALDIVIA 3.10.1.4 Extinción de arco = 1-99. Esta función entra en acción cuando se detecta un arco. El tiempo de extinción es ajustable en semiperíodos desde 1 hasta 99. La extinción de arco siempre está activa.
Figura 3.15 Modo de extinción del arco.
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PLANTA VALDIVIA 3.11 Martillos o golpeadores.
Figura 3.16 Control y supervisión de la unidad EPIC II.
El control del golpeador permite hasta cuatro mecanismos del tipo de martillos giratorios. Cada golpeador puede programarse individualmente “Hora de arranque”, “Tiempo de repetición” y “Tiempo de operación”. El retardo de parada Retardo DESC golpeo se activa con el comando maestro PPT ESPERA, que deja que los golpeadoreses funcionen un rato después de haberse puesto el comando PPT CONECTADO en PPT ESPERA. La respuesta se controla inmediatamente antes de cambiar el estado de la salida. 3.11.1 Modos de operación. El parámetro Modo controla el motor del golpeador y puede cambiarse manualmente desde la RTU. Hay cuatro modos de operación: AUTO: Este es el ajuste normal. Cuando el T/R o PPT está CONECTADO, se efectúa el golpeo según ajustes en [Configuración] [Aplicación E/S] [Config. tiem. golp.]. Cuando se pone el precipitador electrostático en ESPERA se puede limpiar el precipitador, dejando los golpeadores en marcha un tiempo especificado Retardo DESC golpeo, después del cual se concluye el golpeo. CON: El golpeo se efectúa según ajustes de tiempo en [Configuración] [Aplicación E/S] [Config. tiem. golp.] independientemente de comandos como PPT CONECTADO, ESPERA o DESC. DESC: No se efectúa golpeo. Se activa una alarma al cabo de 10 minutos si T/R o PPT está CONECTADO. Página Página 47 de 47 Mantención Electro-Control AREA Fecha 05/03/2003 Precipitador Electrostático EQUIPO Revisión n° 0 3. Detalle de Componentes MATERIA
PLANTA VALDIVIA CONT: Golpeo continuo. Se activa una alarma al cabo de 10 minutos si T/R o el PPT está CONECTADO. Cambiando el parámetro Modo o los distintos ajustes de tiempo, los golpeadores siguen inmediatamente los nuevos ajustes. El golpeo se reanudará a partir de la hora de arranque. Si los golpeadores están en marcha según otros ajustes de tiempo, se cambiarán automáticamente a los nuevos ajustes. 3.11.2 Control de golpeador. El control de los golpeadores del tipo de martillos de caída libre y giratorios puede controlar un máximo de cuatro motores de golpeador. Cada mecanismo puede programarse individualmente para “Hora de arranque”, “Tiempo de repetición”, “Tiempo de operación” y “Modo”.
Figura 3.17
El EPIC II tiene una entrada y una salida para cada motor de golpeo. La salida controla el contactor del motor. La entrada detecta la respuesta (realimentación) del contactor. Se activa una alarma cuando no coinciden las señales de entrada y salida.
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Figura 3.18
3.11.3
Control de golpeador con monitor de velocidad.
El control de los golpeadores con monitor de velocidad sólo suele usar el parámetro Tiempo de operación en EPIC II, ajustarlo en tiempo corto, p. ej., 10 s. Esto es suficiente para que motor esté en marcha cuando el monitor de velocidad asuma el control y mantenga el motor en marcha durante toda la rotación. 3.11.4 Power down rapping (PDR). Esta función limita la potencia (corriente de impulsos) al precipitador electrostático durante el golpeo. La reducción de potencia en el precipitador mejora la eficacia del golpeo en ciertas situaciones de operación. La limitación de corriente se ajusta con el parámetro Límite corriente golpeo en la ventana [Configuración] [E/S de aplicaciones] [Aplic. E/S Misc.]. La función se activa en la ventana [Configuración] [E/S de aplicaciones] [Config. tiem. golp.].
3.12 Calefactores (modo calentador). Esta función es principalmente para calefactores. Después de cada cambio de estado se controla la respuesta al cabo de 2 segundos y seguidamente una vez por minuto. Existen 3 modos de operación que pueden cambiarse a traves de la RTU: AREA EQUIPO MATERIA
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PLANTA VALDIVIA 3.12.1
Modos de operación de los calefactores Tabla 3-2
AUTO ON OFF
Este es le ajuste normal. El calefactor se enciende cuando el precipitador está en ESPERA y se apaga cuando el precipitador está DESCONECTADO. El calefactor se enciende. El calefactor se apaga.
3.12.2 Tiempo de precalentamiento automático. Los ajustes de la función automática de precalentamiento ( Tiempo de precalentamiento) se encuentran en la ventana [ Configuración] [Aplicación E/S] [Aplic. E/S Misc.] Esta función protege a los aisladores contra las descargas eléctricas debido a humedad, bloqueando ESP ON durante un tiempo de precalentamiento determinado. La ventana [Maestra ESP] en la unidad maestra (MU) indica baja temperatura durante el precalentamiento y cuando el tiempo restante es cero, el display indica Listo. El tiempo de precalentamiento se activa tan pronto como el calentador está en la posición ON o AUTO. Un temporizador inicia la cuenta descendente desde un valor ajustado. Durante este tiempo no se puede arrancar el precipitador electrostático con el comando ESP ON. Se recomienda hasta 12 horas de precalentamiento después de una parada prolongada. Cuando se desconecta el calefactor con ESP OFF o con modo OFF, el temporizador hace la cuenta ascendente, de modo que no es necesario usar todo el tiempo de precalentamiento después de una parada corta.
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PLANTA VALDIVIA 3.13 RTU.
Figura 3.19 RTU.
Se recomienda aprender a utilizar una RTU (del inglés “Remote Terminal Unit”,unidad terminal remota) antes de configurar e iniciar el EPIC II. Esta es una unidad para todo propósito, que se utiliza con todos los equipos de control con base FläktBus, como controladores de precipitadores y Bag-house filter. Las RTU, ya sea una o varias, se pueden instalar donde resulte conveniente; por ejemplo en sala de control principal o en la sala de distribución de energía, etc.; sin embargo, las RTU pueden ser incluso unidades de servicio portátiles. Todos los datos y despliegues de pantalla se extraen desde el controlador con el que se comunica la RTU. El despliegue entrega una visión general, clara e inmediata, de las subunidades conectadas. Los parámetros se pueden verificar, hacerles seguimiento o alterar, siempre que el operador esté autorizado con la clave de acceso correcta, durante la operación. Si hubiera algún desperfecto, la RTU desplegará mensajes de alarma en la pantalla y se activará una luz ubicada en el panel del equipo. El estado actual se indica mediante pantallas que incluyen símbolos, gráficos de barra y curvas.
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PLANTA VALDIVIA 3.13.1 Procedimiento para ver datos de funcionamiento.
Figura 3.20
En esta pantalla se puede seleccionar cualquiera de los tres conjunto T/R que se desee visualizar algunos de sus parámetros de funcionamiento, para ello debe utilizar las teclas correspondientes:
Cuando haya seleccionado presione Y aparece esta pantalla:
Presione
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en al opción Operación para ver datos eléctricos de T/R.
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PLANTA VALDIVIA Ejemplo:
Para ver el despliegue total de alarmas que posee el conjunto T/R y además revisar si hay alguna de ellas activa, sólo debe ir a la pantalla “Menú principal” y seleccionar con el cursor la opción “Tabla de Alarmas”, cuando exista una alarma activada aparecerá al lado del mensaje un cuadrado pequeño ennegrecido. Para ver los valores de distintas variables de cada conjunto T/R, en la pantalla “Menú principal” seleccione la opción “Lecturas” y presione OK , entonces aparecerá lo que se busca, además si quiere ver la “Tendencia de Lectura” debe presionar la tecla avance página.
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4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. 4.1 Conceptos básicos de precipitación. La eficiencia de recolección de un PPT puede ser evaluada teóricamente por la ecuación planteada por Deutsch y modificada posteriormente por White (extracto de Discharge Electrodes for Electrostatic Precipitators J. S. Lagarias, 1959). Eficiencia de Recolección N
= 1 - e -A/V W
Donde:
= área efectiva de recolección (m2). = flujo de gas (promedio) a través del PPT (m3/seg). = velocidad de migración (m/seg). = base de logaritmo natural (2,718).
A V W e
A/V es la superficie específica de precipitación, que se indica en m2 de superficie por m3 de gases por segundo. De la fórmula se desprende, que la superficie de precipitación necesaria para efectuar un determinado trabajo de separación de polvo es proporcional al volumen de gases e inversamente proporcional a la velocidad de migración. La velocidad de migración de las partículas asignada por "W" y expresada en m/seg, puede ser considerada como una expresión de la velocidad con la cual las partículas de polvo se mueven hacia las placas colectoras, bajo la influencia del campo eléctrico. La velocidad de migración de las partículas depende de las propiedades del gas y de las partículas de polvo, así como del diseño del PPT y alimentación eléctrica. Velocidad de Migración
W = Donde:
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aEo x Ep / 2π x θ
a = radio de la partícula (micrones). Eo= fuerza o magnitud del campo donde se cargan las partículas. Ep= fuerza o magnitud del campo eléctrico en el que se recolectan las partículas (normalmente el campo cercano a las placas colectoras). θ = viscosidad o resistencia de fricción del gas.
Mantención Eléctrica Precipitador Electrostático 4. Principio de Funcionamiento
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PLANTA VALDIVIA La fórmula de Deutsch es aplicable a partículas esféricas de tamaño uniforme. En la práctica el polvo no es tan homogéneo, lo que significa que la velocidad de migración promedio se reduce a medida que el gas pasa a través del PPT, ya que el contenido restante de polvo está compuesto de partículas cada vez más finas. Por consiguiente, es necesario modificar la fórmula de Deutsch cuando se procede a dimensionar el PPT. La reducción gradual de polvo contenido en los gases que pasan por el PPT queda representado por el gráfico de la Figura 4.1
Figura 4.1 Concentración de polvo a lo largo del PPT.
Para describir la eficiencia de un PPT tratando polvo de una granulometría muy desigual, se emplea, frecuentemente, la siguiente modificación empírica de la ecuación de Deutsch.
−W 1 = e 1−η
k
×
A K V
Wk se puede considerar como equivalente a la velocidad de migración, mientras que "K" es una constante empírica, que para muchos tipos de polvos industriales es de aproximadamente 0,5. AREA EQUIPO MATERIA
Mantención Eléctrica Precipitador Electrostático 4. Principio de Funcionamiento
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PLANTA VALDIVIA 4.2 Separación electrostática de polvo. El principio de funcionamiento de un PPT es básicamente el de un filtro de tubo, como el ilustrado en la Figura 4.2.
Figura 4.2 Principio de funcionamiento de un PPT.
Los gases cargados de polvo entran en el filtro en A y salen como gases purificados en B. El conjunto transformador/rectificador (T/R) proporciona una corriente continua de alto voltaje negativo entre el electrodo de emisión E y el electrodo de precipitación U, creando un campo eléctrico de gran potencia en el espacio entre los electrodos. El nivel de voltaje varía entre 30 y 130 kV dependiendo del tipo de proceso y la construcción del PPT. El electrodo de emisión E está aislado en su punto de suspensión, mientras que el electrodo de precipitación está conectado a tierra. AREA EQUIPO MATERIA
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PLANTA VALDIVIA 4.2.1 Carga electrostática de las partículas de polvo. El PPT consta de dos sistemas de electrodos, representados en la Figura 4.3. Un electrodo de precipitación ubicado al lado derecho de la figura y un electrodo de emisión que se ve a la izquierda.
Figura 4.3 Funcionamiento del PPT.
El electrodo de precipitación está eléctricamente conectado a tierra, mientras que el electrodo de emisión se conecta al polo negativo del conjunto transformador/rectificador de alta tensión. Para completar el circuito, se conecta el polo positivo del conjunto transformador/rectificador a tierra. El electrodo de emisión puede ser un alambre o un tubo equipado con pequeñas puntas con un pequeño radio de curvatura. Gracias al pequeño radio de curvatura se produce una concentración del campo eléctrico tan fuerte que provoca una descarga eléctrica, llamada descarga de corona. Se requieren aproximadamente 20 a 25 mil Volts para iniciar este proceso en un alambre de 0,1" (2,54 mm) de diámetro.
Los electrones que salen de la descarga de corona ionizan el gas y se forman grandes cantidades de iones positivos y negativos. AREA EQUIPO MATERIA
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PLANTA VALDIVIA Los iones positivos son inmediatamente atraídos hacia el electrodo de emisión negativo debido a la acción del campo eléctrico. Sin embargo, los iones negativos deben atravesar todo el espacio de gas para llegar al electrodo de precipitación o placa colectora. Por lo tanto, se establece un flujo de iones negativos que colisionan con las partículas del gas y se adhieren a ellas por lo que estas partículas quedan eléctricamente cargadas y también comienzan a migrar en la misma dirección de los iones. La fuerza eléctrica de cada partícula se hace mucho mayor que la fuerza gravitacional de la misma; por esta razón, la velocidad de migración hacia el electrodo de precipitación es mucho mayor que la velocidad de sedimentación en caída libre. 4.2.2 Tamaño de las partículas. Los diferentes procesos industriales producen polvos con características muy variadas, siendo uno de los factores más importantes la distribución del tamaño de las partículas. En general el polvo fino es más difícil de captar que el grueso y pocos filtros que no sean filtros electrostáticos son capaces de retener las partículas más finas de polvo (menores de 1 micra). El filtro electrostático funciona a base de fuerzas eléctricas aplicadas directamente a cada partícula de polvo y retiene eficazmente incluso las partículas más pequeñas. Sin embargo, debido a la física de la precipitación electrostática, la eficiencia de captación está correlacionada con el tamaño de las partículas. En la Figura 4.4 se muestra una curva de la eficiencia de un filtro electrostático. Como se puede apreciar, se obtiene mayor rendimiento (eficiencia) de captación con tamaños de partículas de 0,1 y 10 micras que con las de 0,4 micras.
Figura 4.4 Curva típica de eficiencia para filtros electrostáticos de elevado grado de limpieza.
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PLANTA VALDIVIA Panel de control de los precipitadotes.
El Panel de Control de los Precipitadores se utiliza para fijar los parámetros de funcionamiento que necesita un precipitador o filtro electrostático, con la finalidad de obtener la máxima eficiencia en la recolección de partículas sólidas que son arrastradas después de una combustión, por ejemplo: sulfato de sodio, cenizas, cal, etc. Para lograr atraer estas partículas, se necesita crear un fuerte campo eléctrico con una polaridad fija; para esto se usa un conjunto transformador-rectificador, el cual aumenta en forma muy considerable la tensión en el secundario del transformador, al mismo tiempo que es rectificado. El voltaje negativo se conecta a los electrodos mientras que el positivo es conectado a las placas del precipitador. La regulación y el control del alto voltaje en un nivel óptimo, se logra mediante la unidad basada en el Microprocesador EPIC II. Éste regula automáticamente el alto voltaje, de tal manera que la corriente a través del precipitador es corregida a medida que cambian las condiciones de la chispa. Se proporciona una señal de alarma cuando se producen condiciones anormales. Esencialmente la energía para el precipitador es suministrada con un alto potencial de corriente continua negativo, que se genera mediante el rectificador del transformador de alta tensión que se alimenta a través de un regulador tiristorizado a partir del suministro bifásico de la red. Dicho regulador adquiere la forma de un par de tiristores en antiparalelo, que opera como un controlador de potencia de corriente alterna por modo de ángulo de fase. El ángulo de disparo del regulador del tiristor está determinado por el EPIC II. Para proporcionar información de retroalimentación al EPIC II, se monitorean el ángulo de fase del primario, el voltaje y la corriente del secundario. Existe un interruptor de puesta a tierra en el transformador rectificador, con lo cual se evita tensiones peligrosas en el lado de alta tensión. Este interruptor es necesario accionarlo cuando se debe ingresar al interior del precipitador por motivos de mantención y/o inspección.
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5 RECOMENDACIONES GENERALES. 5.1 Normas de Seguridad. 1
Informar a operaciones de la intervención del equipo.
2
Solicitar la desconexión del Panel de Control de los Precipitadores Alstom .
3
Desconectar la unidad EPICII mediante selector S11 T/R.
4
Desconectar el interruptor principal del panel.
5
Girar la llave de seguridad del panel y retirarla para no permitir la reconexión del interruptor principal del panel.
6
Desconectar el interruptor de alimentación al panel que se encuentra en el MCC.
7
Verificar con multitester (seleccionado en voltaje alterno) que no exista tensión en el circuito de fuerza.
8
Revisar estado de limpieza del interior del panel antes de intervenir.
9
Informar oportunamente cualquier anormalidad al supervisor responsable.
10 Usar aire seco para la limpieza interior del panel. 11 Utilizar brazalete antiestático al intervenir cualquier tarjeta electrónica. 12 Utilizar los implementos de seguridad que corresponda. 13 Seguir procedimiento indicado en la Figura 5.1 u otro similar, cuando se tenga que abrir una cámara de aislación o se deba ingresar al PPT 14 Verificar que el conjunto T/R quede aterrizado cuando se utilice el procedimiento con llaves de seguridad 15 Usar pértigas de puesta a tierra para aterrizar el marco de electrodos, antes de ingresar al PPT. 16 Dejar limpia y despejada el área después de intervenir el panel. A continuación se presenta un procedimiento típico de bloqueo con llaves de seguridad para evitar que una persona pueda acceder a un compartimiento de alto voltaje del PPT sin que este haya quedado desenergizado y debidamente aterrizado. AREA EQUIPO MATERIA
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Figura 5.1 Sistema típico de bloqueo con llaves de seguridad para PPTs.
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6 MANTENCIÓN DEL EQUIPO. Mantención Tipo A. Inspección. Este tipo de Mantención se realiza con el equipo en funcionamiento, por lo que se debería incluir todos los chequeos factibles de realizar en esta condición y sin comprometer la seguridad de las personas o equipos: - Inspecciones. - Registrar parámetros eléctricos y operativos. - Detectar posibles infiltraciones de aire. - Revisar funcionamiento de martillos y ventilador de aire de purga. Mantención Tipo B. Control. Debe considerar aspectos fundamentales para la operación correcta del equipo, como son ajustes menores y regulaciones que se puedan realizar en una detención menor del equipo. Mantención Tipo C. Cambio Componentes. En este tópico se debe considerar el reemplazo o cambios de piezas sujetas a desgaste. Estas acciones se deberían realizar en las paradas de áreas. Mantención Tipo R. Reparación. Se refiere al reemplazo del equipo completo o reparaciones mayores en el taller. Se realizan con el equipo desmontado en los períodos de Parada de Planta o períodos mayores.
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PLANTA VALDIVIA 6.1 Mantención Tipo A: Inspección. A1 Registrar periódicamente los parámetros de trabajo del precipitador y la unidad EPIC II según el siguiente procedimiento: • En la pantalla inicial de la RTU donde aparecen los campos que tiene cada PPT haga lo siguiente: 1. Con el cursor seleccione el campo o sección del PPT que desea revisar y luego presione la tecla OK 2. Seleccione el menú operación y presione la tecla OK 3. Aparecerá pantalla donde usted podrá anotar los siguientes valores: •
Active cl :
Muestra el límite de corriente acual al que está ajustado el campo o sección del PPT, está dado en mA
•
Arms:
Muestra el valor actual de corriente del primario del conjunto T/R en amperes
•
KV:
Muestra el valor actual de voltaje del secundario del conjunto T/R en KV
•
mA:
Muestra el valor actual de corriente del secundario del conjunto T/R en mA
•
SPM:
Muestra las descargas por minuto ocurridas en el campo o sección del PPT
4. Para retroceder páginas, presione la tecla ⇑ hasta volver al menú principal y seleccionar el siguiente campo o sección del PPT. Repita los pasos del 1 al 3 para obtener los demás datos de los campos o secciones del PPT. • Anotar los valores de trabajo del precipitador en relación a la producción: presiones de entrada y salida del PPT, temperatura de entrada y salida del PPT, cantidad de licor quemado (L/min). A2 Detectar temperatura y ruidos. • Detectar mediante instrumento apropiado, temperaturas en interior panel. • Verificar que no existan ruidos anormales.
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PLANTA VALDIVIA A3 Revisar estado de cableado de fuerza y control del panel. • Verificar que las canaletas no estén dañadas y estén bien afianzadas. • Revisar estado de cables, terminales, puntillas, pernos rodados en regletas, etc. A4 Revisar parámetros de programación de la unidad EPIC II • Anotar periódicamente los parámetros de programación. • Corregir en caso necesario hasta buscar el punto óptimo de trabajo. A5 Revisar la unidad transformador-rectificador • Revisar periódicamente los niveles de aceite. • Revisar periódicamente la temperatura de trabajo de la unidad. • Revisar regularmente los ajustes de los relés de presión súbita y temperatura. • Revisar que no existan fugas de aceite del transformador. A6 Limpieza de los equipos • Mantener limpio el panel de control. • Mantener limpia la unidad T/R. • Motoreductores del sistema de golpes • Filtro toma de aire del ventilador de presurización de la cámara de aisladores
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PLANTA VALDIVIA 6.2 Mantención Tipo B: Control. B1 Reunir los recursos: • Disponer de elementos de seguridad personal. • Reunir todos los recursos antes de intervenir el equipo, considerando el tiempo de disponibilidad de éste. B2
Desconectar el equipo y colocar tarjeta de seguridad personal: • Solicitar equipo a operaciones. • Verificar que el equipo esté entregado. • Mover selector S11 en posición T/R OFF, desconectando el circuito de fuerza (OFF). • Desconectar el Circuito de Fuerza vía seccionador del panel de control. • Desconectar alimentación principal desde MCC, instalando su correspondiente tarjeta de seguridad personal • Abrir la puerta del panel de control. • Verificar mediante voltímetro que no exista tensión en la alimentación principal del panel.
B3 Inspección interior del panel: • Efectuar una inspección visual de los componentes (observar si existen daños por alta temperatura). • Revisión de los componentes del Circuito de Fuerza y Control. • Revisión de los contactos de fuerza del contactor principal. • Verificar apriete de pernos de unión Circuito de Fuerza. • Comprobar apriete de cables de control en borneras de conexión. • Comprobar capacidad de fusibles, calibraciones de relés de sobrecargas o interruptores automáticos. • Revisión del sistema mecánico de accionamiento de cierre de puertas y llave de seguridad. • Comprobar marcas de cables respecto al circuito original.
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PLANTA VALDIVIA B4 Inspección unidad T/R: • Retirar tapa de caja de conexiones. • Verificar estado de componentes. • Comprobar apriete de conexiones eléctricas. • Normalizar niveles de aceite, si fuese necesario. • Reapretar conexiones eléctricas en sensores de presión y temperatura. B5 Revisar cámaras de aisladores y soporte de electrodos •
Funcionamiento y estado de calefactores
•
Flujos de aire a las cámaras
•
Cambiar el filtro de entrada de aire al ventilador de presurización de la cámara de aisladores
B6 Limpieza interior y exterior del panel: • Soplar con aire seco el interior del panel. • Limpiar con paño, exterior del panel. B7 Conectar equipo y entregar a servicio: • Comprobar que todos los componentes estén en condiciones de ponerse en servicio. • Avisar a operación que la intervención ha terminado. • Revisar que no existan tarjetas de seguridad de otro personal. • Retirar tarjeta de seguridad personal. • Conectar equipo, entregar a operación y observar funcionamiento.
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PLANTA VALDIVIA 6.3 Mantención Tipo C: Control. C1 Reunir recursos: • Disponer de elementos de seguridad personal. • Reunir todos los recursos antes de intervenir el equipo. C2
Desconectar el equipo y colocar tarjeta de seguridad personal: • Solicitar equipo a operaciones. • Verificar que el equipo esté entregado. • Mover selector a posición T/R OFF desconectando el circuito de fuerza (OFF). • Desconectar el Circuito de Fuerza vía seccionador del panel de control. • Desconectar alimentación principal desde MCC, instalando su correspondiente tarjeta de seguridad personal. • Abrir la puerta del panel de control. • Verificar mediante voltímetro que no exista tensión en la alimentación principal del panel.
C3 Reemplazo de la unidad EPIC II: • Retirar cuidadosamente las regletas de cable ubicadas en el lado izquierdo del procesador. • Retirar los pernos (dos) de la parte superior de la unidad. • Levantar la unidad y empujar suavemente hacia afuera de la puerta del panel. • Insertar la unidad de reemplazo sin las regletas. • Levantar la unidad de manera que ajuste perfectamente en el espacio disponible. • Insertar cuidadosamente regletas de forma tal que queden haciendo buen contacto.
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PLANTA VALDIVIA C4
Reemplazo de componentes del Circuito de Control o Fuerza (Normas Generales): • Asegurarse que el componente que va a reemplazar tenga las mismas características eléctricas (voltaje, corriente y potencia) del componente a retirar. • Antes de desconectar el componente, hacer un dibujo con las conexiones existentes. • Marcar los cables antes de desconectar. • Retirar el componente dañado. • Afianzar el componente de repuesto. • Conectar según las conexiones que tenía el componente dañado. • Evitar tocar con los dedos componentes electrónicos, principalmente circuitos integrados.
C5 Reparación de los componentes dañados: • Si la reparación requiere ser realizada por personal externo, emita OT por reparación. • Una vez reparado devuelva a Bodega.
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PLANTA VALDIVIA 6.4 Mantención Tipo R: Reparación. En el caso específico de este manual una intervención tipo “R” corresponde al cambio de un componente principal como es el caso del Transformador-Rectificador (T/R). R1 Preparación previa: •
Preparar el T/R de repuesto que cumpla principalmente con las características eléctricas y con las dimensiones de construcción.
•
•Asegurar que la capacidad de los SCR es adecuada al nuevo T/R.
•
Si las dimensiones del T/R de repuestos no son las mismas, prever las modificaciones correspondientes.
•
Efectuar mediciones de resistencia y aislación de los devanados de alta y baja tensión.
•
Medir con instrumento apropiado rigidez dieléctrica del aceite.
•
Verificar las conexiones del lado primario, secundario y del control (mA, kV y protecciones de temperatura, presión, nivel de aceite, etc.).
•
Calibrar protecciones de temperatura, presión de aceite y nivel de aceite.
•
Someterlo a prueba con tensión primaria por 30 minutos, observar su comportamiento en cuanto a corriente, temperatura y vibraciones.
•
Verificar por el divisor de voltaje, la tensión del secundario y la forma de onda de éste.
•
Trasladar al lugar de trabajo sobre pallets usando un montacargas apropiado.
•
Reunir los siguientes recursos: caja de herramientas personales, estrobos, implementos de seguridad, grúa con capacidad suficiente para izar el T/R al lugar del cambio, tecle apropiado.
R2 Desconectar el equipo y colocar tarjeta de seguridad: •
Solicitar el equipo a operación.
•
Verificar que el equipo esté fuera de servicio.
•
Desconectar el equipo, bloquear con llave de seguridad e instalar tarjeta de seguridad personal.
•
Aterrizar lado de alta tensión, tanto en el T/R que se va a retirar como en la conexión al bastidor de electrodos del Precipitador.
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PLANTA VALDIVIA R3
Desconexión de cables:
•
Abrir la caja de conexiones de las señales de control y protecciones del T/R.
•
Realizar levantamiento esquemático de las conexiones (plano).
•
Marcar y desconectar cables de fuerza.
•
Desconectar alimentación lado alta tensión.
R4 Desmontar unidad T/R: •
Retirar pernos de unión del T/R con la cámara del aislador de soporte de eléctrodos.
•
Retirar pernos de fijación del T/R a la fundación.
•
Comprobar que no exista ninguna unión mecánica ni eléctrica del T/R.
•
Retirar el T/R con tecles y estrobos adecuados, cuidando de no dañarlo, asegurarlo en forma correcta.
R5 Instalación de nueva unidad T/R: •
Realizar los cambios ya planificados, si fuese necesario, para la instalación de la nueva unidad.
•
Instalar la unión del T/R (lado de alta tensión) con la cámara del aislador soporte de electrodos.
•
Fijar mecánicamente el T/R.
R6 Conexiones y entrega del equipo: •
Conectar eléctricamente el lado de alta tensión, baja tensión y circuitos de control, según marcas y planos.
•
Tapar caja de conexiones.
•
Desconectar la puesta a tierra del bastidor de electrodos.
•
Desbloquear el panel de control.
•
Efectuar, si fuese necesario, ajustes de las protecciones de acuerdo al nuevo T/R.
•
Retirar las tarjetas de seguridad personales.
•
Conectar el panel de control.
•
Energizar el T/R y probar con 0%, 25%, 50%, 75% y 100% de la corriente de trabajo del T/R, medir y anotar en una planilla, los valores de corriente primaria, mA, kV y temperatura del transformador-rectificador.
•
Realizar los ajustes y/o cambio de parámetros si fuese necesario.
•
Entregar a operación y mantener en observación por un tiempo adecuado.
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PLANTA VALDIVIA
7 DETECCIÓN Y SOLUCIÓN DE PROBLEMAS. Los medidores del panel de control reflejan los cambios sutiles y bruscos que pueden ocurrir dentro del precipitador. Los problemas aquí considerados apuntan al equipo en lugar de aquellos causados por condiciones generales del gas o del polvo. SE DETECTA La corriente sube lenta y simultáneamente cae el voltaje en un período largo de tiempo. No hay chispas.
CAUSA PROBABLE
SOLUCIÓN POSIBLE
Si esto se observa en un solo campo, es posible una fuga eléctrica en un aislador.
Revisar cámara de aisladores y limpiar o cambiar aislador.
Acumulación de polvo en las placas colectoras.
Revisar sistema de golpe de martillos.
Disminución gradual del Erosión eléctrica en los voltaje en largos períodos extremos del electrodo de de tiempo manteniendo el emisión del tipo alambre. mismo nivel de corriente.
Mejorar el punto de unión tensando el alambre del electrodo o cambiar.
Agujas pulsantes en los medidores del panel en períodos de 1 seg causados por chispas. El voltaje baja entre 30 a 60 V en el primario.
Electrodo de emisión está suelto, permitiendo su oscilación.
Tensar el electrodo o reemplazarlo.
Agujas pulsantes en los medidores del panel en períodos de alrededor de 4 segundos . Movimientos de agujas severos. El voltaje baja de 150 a 180 V en el sistema de 380 V.
Oscilación del bastidor de electrodos de alto voltaje, con la parte inferior del marco acercándose demasiado a las placas colectoras.
Verificar alineamiento y corregir, modificando altura desde los aisladores de soporte.
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Mantención Electro-Control Precipitador Electrostático 7. Detección y Soluc. de Problemas
Hacer un puente entre el electrodo y el marco.
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PLANTA VALDIVIA SE DETECTA
CAUSA PROBABLE
SOLUCIÓN POSIBLE
Movimiento instantáneo de los medidores del panel a cero voltaje y máxima corriente limitada por el control, luego que el PPT ha estado en operación normal.
Cortocircuito franco entre placas y electrodos. Generalmente se debe a electrodo cortado y en contacto con la placa.
Descargas bruscas de chispas, con duración de 5-15 segundos, en ciclos de 3 a 30 minutos.
Acumulación de polvo entre Revisar sistema de golpe de placas y electrodos. martillos, especialmente los de electrodos.
Retirar electrodo cortado y/o reemplazarlo.
Aumento de voltaje y Acumulación de polvo sobre Revisar sistema de golpe de disminución de corriente los electrodos . electrodos. en un período prolongado de tiempo. Voltaje máximo sin corriente.
Circuito abierto en el sistema de alto voltaje.
Medir continuidad en circuito secundario del conjunto T/R.
Voltaje bajo, corriente primaria alta y corriente secundaria baja, sin chispa.
Falta una fase.
Revisar fusible y/o cambiarlo.
Falla en devanado Revisar y medir conjunto secundario o rectificador del T/R. conjunto T/R. No hay indicación de voltaje ni corriente.
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Falla en el circuito de control.
Mantención Electro-Control Precipitador Electrostático 7. Detección y Soluc. de Problemas
Revisar fusibles e interruptores.
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PLANTA VALDIVIA 7.1 Mensajes de alarmas a través de EPIC II y RTU. La unidad EPIC II, revisa continuamente las funciones internas y externas por medio del buscador de fallas y las indica en el display de la RTU. La Tabla de alarmas contiene las alarmas más comunes que EPIC II puede indicar. Está formado por la alarma W=warning(advertencia) y T=tripping(desconexión). La alarma de advertencia informa que algo está fallando y la de desconexión desactiva el T/R. Cuando se genera una situación de alarma, un mensaje se despliega en el RTU. Este mensaje de alarma debe entregar un Reconocimiento (Acknowledged), que significa que el operador la ha detectado y el mensaje ha sido desactivado; o un Reset, que indica que desaparecerá si el problema se ha solucionado. A continuación se describen los mensajes de alarma procedentes de la EPIC II y visualizados en la RTU.Se utilizan códigos de alarma y textos parecidos en todas las demás unidades FlaktBus.
Figura 7.1 Mensajes de alarmas a través de EPIC II y RTU.
Hay tres formas de localizar una alarma: 1 Se visualiza en la RTU un mensaje de alarma como el de arriba. 2 [Tabla de alarmas] muestra todas las alarmas confirmadas y bloqueadas. 3 [Lista de nodos] muestra un icono de un despertador junto al nodo que da la alarma.
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Mantención Electro-Control Precipitador Electrostático 7. Detección y Soluc. de Problemas
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PLANTA VALDIVIA Cuando se visualiza un mensaje de alarma, proceder de la siguiente forma: 1. Tomar nota de la alarma, el número de código de la misma y la hora. Esto es muy importante, especialmente para las alarmas que requieren asistencia de servicio externo. 2. Controlar todas las ventanas bajo el menú [Tabla de alarmas], comprobar si hay más alarmas activas y anotar el número de las mismas. 3. Remediar el fallo o los fallos según la prioridad de las alarmas y leer las instrucciones en la lista de mensajes de alarma. 4. Reponer todas las alarmas. 7.1.1 Alarmas internas. Indican Fallas internas de la unidad EPIC II, tales como RAM defectuosa, DPRAM defectuosa, etc. Todas las alarmas internas, salvo la EPROM, que se prueba continuamente, se controlan durante la autoverificación de la EPIC II. Si la EPIC II encuentra un falla interna, el panel frontal mostrará un código de falla y aparecerá un mensaje asociado en la RTU. La autoverificación se repite fácilmente desconectando y conectando la alimentación de tensión a la unidad EPIC II.
Figura 7.2 Alarmas internas.
Los diodos luminiscentes en el panel de la EPIC II muestran un código de falla cuando la autoverificación detecta un problema. El código, que parpadea unos cinco segundos, es útil si una falla interna impide la transmisión a la RTU.
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Mantención Electro-Control Precipitador Electrostático 7. Detección y Soluc. de Problemas
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PLANTA VALDIVIA 7.2 Medidas a tomar en caso de fallas. El manejo de las alarmas internas es igual si el número de código de alarmas procede de una RTU que de señales de LED. Cuando aparezca un mensaje de alarma con número de código de alarma N° 200 o más, proceder de la siguiente forma: 1 Arrancar de nuevo la EPIC II desconectando y conectando la alimentación de 24 V. Puede hacerse retirando el fusible de la parte frontal de la EPIC II. 2 Si aparece de nuevo el mismo mensaje de alarma, cambiar la unidad EPIC II y anotar el mensaje de falla. 3 Llamar al servicio técnico autorizado para enviar unidad EPIC II a reparación.
7.3 Alarmas externas. Las alarmas externas son señales de entrada a la EPIC II tales como: Controlar aceite, tensión CC baja, los tiristores no conducen, etc. La EPIC II proporciona mensajes de alarma a un cierto nivel según los ajustes en [Configuración] [Alarmas E/S]. Es muy importante que se pruebe todas las entradas en la puesta en marcha del equipo, de forma que el sistema EPIC II envíe el mensaje de alarma adecuado para cada ocasión.
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Mantención Electro-Control Precipitador Electrostático 7. Detección y Soluc. de Problemas
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PLANTA VALDIVIA 7.4 Detección y solución de problemas más comunes indicadas en la EPIC II. SE DETECTA
CAUSA PROBABLE
SOLUCIÓN POSIBLE
Todos los diodos luminiscentes del panel frontal están apagados.
Se ha fundido el fusible.
Cambiar fusible, que se encuentra en la parte delantera de la unidad EPIC II.
No se puede reponer las alarmas desde la RTU.
La alarma puede estar aún activa.
Controlar la señal de entrada con [Test campo]. Reemplazar los contactos de alarma si se ha dado la alarma erróneamente.
Alarma N° 2 Disparo T/R Alta temperatura. Alarma N° 4 Disparo T/R, controlar aceite. Alarma N° 10 Disparo T/R, Baja tensión secundario (CC). Alarma N° 12 Disparo T/R, Alta tensión secundaria (CC). Alarma N° 54 Alarma Golpeo continuo mayor que 10 min. AREA EQUIPO MATERIA
La temperatura es demasiado alta en el rectificador.
Controlar el rectificador y el sensor de temperatura.
Se ha activado el sensor de nivel de aceite.
Controlar el nivel de aceite del T/R y el sensor de nivel de aceite.
Tensión en el secundario menor que el mínimo por mas de 20 segundos.
Buscar cortocircuito en el precipitador. Si todo está bien, controlar la señal de medición KV y el nivel de alarma.
Tensión secundaria mayor Revisar el rectificador y las que el límite. conexiones al precipitador. Si todo está bien, controlar la señal de medición de KV y nivel de alarma. Operación continua de los Revisar programación de la golpeadores por más de secuencia de martillos. 10 min.
Mantención Electro-Control Precipitador Electrostático 7. Detección y Soluc. de Problemas
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8 BIBLIOGRAFÍA. 1.- CURSO PRÁCTICO INTERNACIONAL DE PRECIPITADORES ELECTROSTÁTICOS. AUTOR: THOMAS KEELER. 2.- THE ART OF ELECTROSTATIC PRECIPITATION. AUTOR: JACOB KATZ. 3.- PRINCIPIOS BÁSICOS DE LOS PRECIPITADORES ELECTROSTÁTICOS. AUTOR: BHA GROUP, INC. 4.- BOLETINES TÉCNICOS DE FABRICANTE DE PRECIPITADORES ABB. 5.- BOLETINES TÉCNICOS DE FABRICANTE DE PRECIPITADORES FLS miljo. 6.- MODULOS DE APRENDIZAJE GPO PROYECTO ARAUCO II. 7.- MANUAL DE OPERACIONES DE UNIDAD EPIC II. 8.- MANUAL DE OPERACIONES DE UNIDAD RTU.
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Mantención Electro-Control Precipitador Electrostático 8. Bibliografía
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9 ANEXO 1: GLOSARIO. ÁNGULO DE CONDUCCIÓN: La CORRIENTE DE CORONA fluye en forma de pulsos en lugar de corriente continua pura. El porcentaje de conducción durante cada medio ciclo, del total disponible de 8,33 milisegundos (para 60 Hz), representa el lapso de tiempo que fluye esta corriente relativo al tiempo muerto del CICLO. La operación a la corriente de placa del Conjunto T-R generalmente significa que existe un ángulo de conducción de 86%. A medida que se reduce el nivel de operación del Conjunto T-R disminuye este ángulo en una forma relativamente lineal. ARCO: Es un colapso eléctrico severo entre el componente de alto voltaje negativo y tierra, generalmente causado, o ayudado, por algún defecto mecánico interior. Un circuito de CONTROL AUTOMÁTICO DE VOLTAJE deficiente puede agravar este problema, como también la operación del control en MODO MANUAL. Las desviaciones de los medidores son generalmente 2 a 3 veces mayores que las que se producen durante el CHISPAJE normal. El tiempo del colapso puede durar varios CICLOS. CAMPO DE VOLTAJE: Se refiere al campo de alto voltaje generado entre el electrodo de descarga negativo y la superficie colectora positiva a potencial de tierra. Este campo es el mecanismo de carga y el impulso para la remoción de las partículas del flujo de gas. Los valores deseables de este campo estarán entre 4 y 5 kilovolts por pulgada de espacio (1,6 a 2 kilovolts por cm). CARGA DE AIRE: Este término se refiere a la energización del PPT durante un período de fuera de servicio a temperatura ambiente. El objeto es obtener lecturas eléctricas de voltaje, corriente y si ocurren chispas antes de alcanzar un límite específico de los valores de placa del Conjunto T-R. La ventaja de este tipo de medición es la de relacionar la integridad interna de las SECCIONES DE CONDUCTORES DEL PPT entre sí con respecto a daños de los electrodos o la extensión de la acumulación de polvo. Pueden obtenerse estas lecturas con o sin la operación del ventilador, o a diferentes temperaturas, pero deben anotarse todas las condiciones. Las medidas pueden registrarse como lecturas máximas a como CURVAS V-I. En general no se debiera observar CHISPAJE durante estas lecturas. AREA EQUIPO MATERIA
Mantención Electro-Control Precipitador Electrostático 9. Anexo 1: Glosario
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PLANTA VALDIVIA CICLO: Generalmente se refiere a una corriente alterna de 50 a 60 ciclos por segundo, que es la energización estándar de los Conjuntos T-R. Esto quiere decir que se rectifican 3000 ó 3600 ciclos alternativas por minuto a 6000 ó 7200 medios ciclos por minuto y se alimentan al área del precipitador controlado por un Conjunto T-R. INSUMO DE POTENCIA: Generalmente se refiere a la Potencia de corona del PPT, que es el promedio del voltaje de CC multiplicado por la corriente corona CC. Sin medidores en el circuito secundario, un valor aproximado del insumo de potencia de CC en volts sería entre un 65 y 70% de los volt-amperes del circuito de CA primario. Un factor importante es que no se debe utilizar la potencia como criterio de buena precipitación. La buena precipitación requiere CAMPOS DE VOLTAJE apropiados; la corriente observada será el reflejo de muchos factores. Así, hay que analizar los valores de insumo de energía más bien en la forma en que se relaciona el voltaje con la corriente, que por el producto de ambos valores. IONES: En general se refiere a que las moléculas de gas dentro del pasaje de gas, que se cargan mayoritariamente en forma negativa, para la acción de los electrones libres que se generan en la DESCARGA CORONA. Es básicamente este flujo de iones el que carga e impulsa a las partículas de polvo hacia la SUPERFICIE COLECTORA bajo la influencia del CAMPO DE VOLTAJE. En la compleja acción del espacio de gas se forman también algunos iones positivos, los que tienden a promover la deposición de partículas en el alambre negativo. Los iones negativos son mucho más numerosos en el espacio de gas y contribuyen a la formación de una carga de espacio en el proceso de precipitación. RESISTIVIDAD: Este valor es muy crítico para el precipitador de cenizas porque controla directamente los niveles de voltaje y corriente que se observan en la mayoría de las unidades. La resistividad se refiere a la resistencia eléctrica de la capa de cenizas, luego que se forma sobre la superficie colectora. Si la resistencia es alta, la corriente corona que pasa a través de la capa debe reducirse, de lo contrario los efectos de retro corona disminuirán la eficiencia del PPT. El rango de resistividad es afectado principalmente por la naturaleza química de la ceniza, la humedad del gas, los niveles de anhídrido sulfuroso y la temperatura del gas. Se observan generalmente los efectos de la resistividad por la presencia de CHISPAS en la mayoría de los campos del PPT a algún nivel reducido de voltaje y corriente. La AREA EQUIPO MATERIA
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PLANTA VALDIVIA operación en una buena zona de resistividad permite que la capa de ceniza en el colector se aglomere lo suficiente para contribuir a reducir la REINCORPORACIÓN de polvo. Cuando la resistividad cae a niveles bajos, la capa de cenizas en la superficie colectora Permite que fluya la corriente a través de ella sin restricción y se reincorpora fácilmente el flujo de gas. Esta condición conduce a niveles altos de corriente corona sin que se observe chispaje. RETRO CORONA: Es un término que significa que la capa de polvo en la superficie colectora ha alcanzado un nivel de resistividad tal que produce un flujo de IONES positivos de retorno hacia el alambre de alto voltaje negativo. Las condiciones de retro corona más corrientemente observadas conducen a CHISPAJE y una reducción del INSUMO DE POTENCIA. CORRIENTE CORONA: Este término se refiere al total del flujo de la corriente medida que pasa desde la DESCARGA DE CORONA del ELECTRODO DE DESCARGA a través del espacio de gas del PPT a tierra, para una superficie de Placa colectora controlada por un Conjunto TR. Se le conoce comúnmente también coma la corriente CC secundaria, y se le mide en el AMPERÍMETRO SECUNDARIO, en miliamperes. CURVA V-I: Generalmente se refiere a un gráfico del voltaje secundario, versus la corriente secundaria de un conjunto T-R, en el cual la forma de la curva puede representar una cierta cantidad de características internas del precipitador. Una parte importante de estas medidas es el voltaje que se presenta en el umbral de corriente corona. Si bien normalmente se obtienen durante carga con aire, pueden determinarse a veces estas curvas durante períodos de operación.
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PLANTA VALDIVIA CHISPAJE: Consiste de un colapso eléctrico en el espacio de gas entre el sistema de alto voltaje y tierra. Esto generalmente ocurre entre el ALAMBRE-ELECTRODO DE DESCARGA y la SUPERFICIE COLECTORA. Este colapso, o descarga, puede ocurrir cuando se ha reducido la distancia física (entre alambre y superficie colectora) de modo que el voltaje de operación es mayor de lo que tolera el espacio. Más frecuentemente ocurrirá el chispaje cuando la resistividad de la capa de cenizas en la superficie colectora alcanza niveles críticos. Puede observarse a menudo chispaje prematuro a niveles extremadamente bajos de voltaje con una combinación de alta resistividad y dificultades internas, tales como reducción de distancias eléctricas. Cuando existe chispaje significativo, se presenta el colapso básico del CAMPO DE VOLTAJE, lo que causará una baja rápida de la aguja del VOLTÍMETRO. Es generalmente deseable una cantidad pequeña de chispas por minuto en los precipitadores de cenizas, siempre y cuando ocurran a niveles razonables de voltaje y corriente. DESCARGA DE CORONA: Este término se refiere a un colapso eléctrico del gas en zonas localizadas y pequeñas en la superficie del ELECTRODO DE DESCARGA. Se requieren aproximadamente 20 - 25 mil volts para iniciar este proceso en un alambre de 0,1" (2,54 mm) de diámetro. Los electrones que salen de este punto de actividad localizado producen los IONES negativos de gas que se requieren para cargar negativamente las partículas de polvo para que puedan migrar hacia la SUPERFICIE COLECTORA positiva. REINCORPORACIÓN: La reincorporación, generalmente asociada con la reincorporación de los golpeadores, se refiere al retorno de las partículas desde los electrodos de descarga y las superficies colectoras hacia el flujo de gas durante la acción de los golpeadores. La reincorporación puede también suceder cuando el gas no pasa por la zona de tratamiento del PPT (la bypasea) y se agitan las zonas de recolección, como por ejemplo en las tolvas. Los zonas de alta velocidad e influencias externas, tales como infiltración de aire ambiental en la carcasa a las tolvas, pueden también promover la reincorporación de partículas. La reincorporación puede reducir substancialmente la eficiencia de recolección del PPT.
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PLANTA VALDIVIA AISLADOR ANTI OSCILACIÓN: Se usan estos aisladores para impedir que los marcos guía inferiores, que posicionan y retienen las PPTAS tipo botella de los electrodos de alambre, oscilen o deriven, quedando desalineados los alambres. Los aisladores están hechos de barras de cerámica y generalmente están fijados a la pared de la tolva. Este tipo de aislador se encuentra instalado en el Precipitador Sturtevant de Línea 1 de Planta Arauco. AISLADOR DE SOPORTE: Este término se refiere al elemento de cerámica que soporta y aísla el marco de alto voltaje del potencial de tierra, Los diseños más recientes comprenden un cilindro de alúmina que también actúa como un sello de gas en la parte superior. La superficie del aislador es susceptible de filtración eléctrica a tierra si se permite que se presente condensación o contaminación. Se usan dos métodos para minimizar las fallas de los aisladores: • Aire de purga. • Calefacción. ALINEACIÓN: Este término se refiere a la mantención de tolerancias óptimas entre el sistema de alto voltaje y las superficies conectadas a tierra del precipitador. La operación al voltaje más alto posible depende en gran medida de una buena integridad mecánica y la eliminación de distancias disminuidas donde pueden producirse chispas. Esto quiere decir que el marco de alto voltaje de una SECCIÓN DE CONDUCTORES, debe mantenerse a plomo en relación con las superficies colectoras conectadas a tierra. En términos prácticos, para los PASOS DE GAS de 9" (228 mm) de ancho que se encuentran normalmente en los diseños de PPT DE ALAMBRES CON PPTAS, una alineación correcta implica generalmente que ningún alambre productor de corona debe estar más cerca que 4” (102 mm) de la superficie plana de la placa colectora o 5 ½” (140 mm) de cualquier refuerzo de la placa colectora. PASO O PASAJE DE GAS: Es el pasaje de gas formado por las dos placas colectoras adyacentes, normalmente a 9"10" (228-254 mm) entre centros con sistemas de ALAMBRES CON PPTAS. Puede considerarse el pasaje como un sistema consistente de dos capacitores con el alambre de ELECTRODO DE DESCARGA negativo en la línea central y las placas positivas formando el otro electrodo. Es en este pasaje donde se lleva a cabo la acción en el precipitador. AREA EQUIPO MATERIA
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PLANTA VALDIVIA CAMPO: Se refiere a una zona de SECCIÓN DE CONDUCTORES en la dirección del flujo de gas que está energizado por un CONJUNTO T-R. Por lo tanto, el número de CONJUNTOS TR colocados en serie, cada uno controlando la recolección de partículas en un área específica, identificará el número de campos de un precipitador. SECCIÓN DE CONDUCTORES: Es la estructura de alto voltaje más pequeña, que contiene un grupo fijo de ELECTRODOS DE DESCARGA, que puede ser energizada independientemente por un Conjunto de T-R. Puede controlarse más de una sección de conductores a través de un Conjunto T-R, ya sea en paralelo o en serie. SUPERFICIE COLECTORA: Es el término empleado para la placa colectora de lámina metálica que sirve como acumulador de las partículas que se cargan negativamente dentro de los pasos de gas del PPT. El tipo de construcción difiere entre los distintos fabricantes, pero todos están conectados al casco del PPT a potencial de tierra y constituyen el ánodo positivo del pasillo de gas. ELECTRODO DE DESCARGA: Se refiere al componente de alto voltaje que ioniza el gas de proceso y crea un campo eléctrico. Se le da una forma especial para producir una descarga corona cuando el voltaje aplicado disocia el gas en la superficie del electrodo. Esta disociación del gas crea "penachos” de corona en la superficie de descarga. Típicamente, el voltaje que se aplica al electrodo de descarga es de polaridad negativa. En muchos casos el electrodo de descarga es un alambre liso y redondo con un diámetro algo mayor que 0,1" (2,5 mm). También se usa frecuentemente alambre púa en algunos o todos los PPT, para aumentar las características de la corona. También se usan Electrodos de Descarga del tipo Rígido o Marco Rígido.
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PLANTA VALDIVIA GOLPEADORES ALTO VOLTAJE (Precipitadores secos solamente): Estos mecanismos imparten una vibración o golpe al marco de alto voltaje que soporta los electrodos de descarga. El objeto es impedir que la acumulación sobre estos electrodos de alambre afecten la forma de descarga corona. Los electrodos de descarga tendrán generalmente un recubrimiento irregular de distintas formas y tamaños. Generalmente se puede determinar si los depósitos observados durante una inspección en una parada son perjudiciales haciendo un análisis de las lecturas eléctricas durante las operaciones. Es generalmente preferible operar con una cierta cantidad de depósitos que usar fuerzas de golpe excesivas, las que pueden dañar los electrodos de alambre. GOLPEADORES COLECTORES (Precipitadores secos solamente): Estos son mecanismos, generalmente instalados en la parte superior del PPT, que imparten periódicamente un golpe a las superficies colectoras para ayudar a desalojar el material para que caiga al sistema de tolvas. La eficiencia de recolección final del precipitador está a menudo definida por la efectividad con que se lleva a cabo este proceso. El objeto es soltar el material de las superficies colectoras en forma de pequeños grumos, para impedir la formación de capas de espesor excesivo. Esta es una parte compleja de la precipitación, pero es más importante saber que la confiabilidad en la operación de los golpeadores tiene prioridad sobre la frecuencia de golpeo, la fuerza del golpe y otros aspectos de este equipo.
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PLANTA VALDIVIA 10.3 Práctica en Terreno. El participante debe demostrar en terreno las siguientes conductas: 1
Identificar los diferentes diseños de precipitadores instalados en Planta Valdivia.
2
Identificar los diferentes campos de alto voltaje que forman parte del precipitador.
3
Identificar el sistema de aire caliente y las cámaras de aisladores.
4
Conocer el sistema de golpes de placas y electrodos.
5
Conocer el sistema de evacuación de polvo recolectado.
6
Identificar el sistema de dámper.
7
Conocer el sistema de enclavamientos con llaves maestras para ingresar al interior del precipitador.
8
Realizar una intervención tipo A al Precipitador Electrostático.
9
Interpretar el funcionamiento del precipitador mediante los instrumentos de panel.
10 Conocer el principio de funcionamiento del controlador automático de voltaje EPIC II
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Mantención Electro-Control Precipitador Electrostático 10. Evaluación
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