Método y dispositivo de medición para determinar el estado del encendido eléctrico de un quemador de una turbina de gas, así como dispositivo de encendido para un quemador de una turbina de gas.

Método para determinar un estado del encendido eléctrico (14) de un quemador de una turbina de gas, donde en un primer paso una señal en función del tiempo que caracteriza la corriente de encendido del encendido

(14) es comparada con un valor límite superior y con un valor límite inferior, caracterizado porque la señal característica describe la magnitud de la corriente de encendido y, en otro paso, la señal característica es comparada con un valor medio de la corriente deseada, donde el valor límite superior y el valor límite inferior, formando una curva envolvente de la corriente deseada, y/o el valor medio de la corriente deseada, formando una curva característica de tendencia de la corriente deseada (51), son respectivamente en función del tiempo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/050578.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: GONDER,JÖRG.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > CONTROL; REGULACION > SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS... > Sistemas de control adaptativos, es decir, sistemas... > G05B13/02 (eléctricos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > ENCENDIDO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DIFERENTE... > Pruebas de los sistemas de encendido, p. ej. combinadas... > F02P17/12 (Ensayos de las características de los electrodos, voltaje y tensión del encendido)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > ENCENDIDO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DIFERENTE... > Pruebas de los sistemas de encendido, p. ej. combinadas... > F02P17/04 (dinámicamente)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > ENCENDIDO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA DIFERENTE... > Dispositivos de seguridad del encendido por chispa... > F02P11/06 (Indicación de funcionamiento anormal)
  • G01M19/02

PDF original: ES-2496182_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método y dispositivo de medición para determinar el estado del encendido eléctrico de un quemador de una turbina de gas, así como dispositivo de encendido para un quemador de una turbina de gas.

La presente invención hace referencia a un método para determinar el estado del encendido eléctrico de un quemador de una turbina de gas, donde en un primer paso una señal en función del tiempo que caracteriza la corriente de encendido del encendido es comparada con un valor límite superior y con un valor límite inferior. La presente invención hace referencia además a un dispositivo de medición para determinar el estado del encendido eléctrico de un quemador de una turbina de gas, el cual comprende un sensor para la detección mediante resolución temporal de la corriente del encendido eléctrico de un quemador de una turbina de gas, y un dispositivo de evaluación que se encuentra acoplado al sensor con al menos una memoria y al menos un medio para comparar la señal proporcionada por el sensor con al menos un valor límite almacenado en la memoria. Además, la invención hace referencia a un dispositivo de encendido para un quemador de una turbina de gas, el cual comprende un encendido que presenta dos electrodos situados de forma opuesta uno con respecto a otro, donde entre dichos electrodos puede ser generada una chispa de encendido mediante una tensión de encendido, y un transformador de encendido para generar la tensión de encendido, donde dicho transformador de encendido se encuentra conectado eléctricamente del lado secundario con los electrodos.

Un quemador de una turbina de gas del tipo correspondiente a la invención se conoce por ejemplo por la solicitud EP 1 892 474 A1. El quemador allí descrito comprende un quemador piloto que se puede prender con la ayuda del encendido tan pronto como entra a la cámara de combustión de una turbina de gas, a través del quemador piloto, un gas combustible o una mezcla de sustancias combustible. El encendido conocido por dicho documento comprende esencialmente dos electrodos de encendido que se extienden paralelamente uno con respecto al otro, los cuales se encuentran curvados uno con respecto al otro en el área de la salida de combustible del quemador piloto, presentando allí su distancia más reducida para poder generar una chispa de encendido en el área de la salida del combustible, mediante la cual puede ser prendido el combustible o la mezcla. Por lo general, para generar la chispa de encendido se aplica en los dos electrodos una tensión alterna suficientemente elevada, la cual es suministrada por un transformador de encendido. La tensión de encendido puede ascender a varios kilovoltios (kV) .

Los daños o torceduras durante el transporte o la instalación producidos en uno o en ambos de los electrodos fijados en el quemador piloto pueden influenciar negativamente en la capacidad de funcionamiento de los electrodos de encendido. Asimismo, debido a dilataciones térmicas, pueden producirse roturas en el aislamiento de los electrodos de encendido o, en el peor de los casos, los electrodos de encendido pueden romperse, de manera que a pesar de la tensión de encendido aplicada, el encendido no proporcione una chispa de encendido en la salida del quemador piloto. Igualmente es posible que después de un, así llamado, lavado del compresor fuera de línea, los electrodos se encuentren humedecidos aún con el líquido para la limpieza del compresor, lo que impide también que se produzca una chispa de encendido, a pesar de la tensión de encendido aplicada, ocasionado por las corrientes de fuga que se presentan. Estos errores pueden conducir a falsos encendidos no deseados, los cuales probablemente son perjudiciales para la turbina de gas.

Por la solicitud US 4, 760, 341 se conoce un dispositivo para controlar el encendido y la chispa de encendido. El dispositivo controla la duración y la amplitud de la chispa de encendido, así como la porción negativa de la forma de onda de la descarga de la chispa. El estado del encendido, así como el estado de la chispa, se consideran adecuados cuando la duración de la chispa de encendido no supera un tiempo máximo, la amplitud de la chispa de encendido presenta una dimensión mínima y al mismo tiempo la porción negativa supera un valor mínimo aceptable. Se considera como una desventaja que este dispositivo no sea apropiado para controlar el proceso de encendido en turbinas de gas.

A este respecto, es objeto de la presente invención indicar un dispositivo de encendido para un quemador de una turbina de gas mediante el cual pueda determinarse de forma sencilla y fiable el estado del encendido eléctrico de un quemador de una turbina de gas. Otro objeto de la invención consiste en indicar un método efectivo para determinar el estado del encendido eléctrico del quemador de una turbina de gas y un dispositivo de medición para ello, con el fin de evitar un falso encendido de las turbinas de gas.

El objeto referido al método se alcanzará a través de un método según las características de la reivindicación 1. El objeto referido a un dispositivo de medición se alcanzará mediante un dispositivo según las características de la reivindicación 11 y el objeto referido a un dispositivo de encendido se alcanzará a través de un dispositivo según las características de la reivindicación 13.

En conjunto, la invención se basa en el conocimiento de que, al activar el encendido de un quemador de una turbina de gas, en su punta se produce una chispa de encendido a modo de un arco voltaico, cuyo flujo es específico. Puesto que la chispa de encendido debe ser funcional durante un período mínimo antes de la apertura de la válvula de combustible del quemador piloto o también de un quemador principal del quemador de la turbina de gas, el control del flujo de la corriente de encendido sirve para determinar en qué estado se encuentra el encendido

eléctrico del quemador de la turbina de gas. En el método acorde a la invención se prevé en un primer paso comparar una señal en función del tiempo que caracteriza la corriente de encendido del encendido con un valor límite superior y con un valor límite inferior para determinar si el encendido se encuentra o no en condiciones de funcionamiento. Se sugiere además que, en otro paso a ser ejecutado de forma simultánea, la señal característica sea comparada con un valor medio de la corriente deseada. La presente invención se basa además en el conocimiento de que la magnitud de la corriente de encendido y, conforme a ello, la magnitud de la señal que caracteriza la corriente de encendido, no sólo debe ubicarse dentro de una franja de tolerancia predeterminada, sino también en el conocimiento de que la corriente de encendido que fluye el tiempo que dura la chispa de encendido, también debe oscilar alrededor de un valor medio de la corriente deseada, debido a la fluctuación del arco voltaico, así como de la chispa. Por consiguiente, no sólo se controla el valor actual de la corriente de encendido en cuanto a si ésta si ubica por debajo o por encima de un valor mínimo/máximo, sino también se controla el flujo en el tiempo de la corriente de encendido para determinar si el encendido se encuentra o no en condiciones de funcionamiento. Si en el caso de un dispositivo de encendido considerado en principio no defectuoso no se produce una corriente de encendido que oscile alrededor del valor medio de la corriente deseada, entonces el dispositivo de encendido se considera inservible.

De acuerdo con la invención, de este modo, en un primer paso no se verifica sólo la corriente de encendido efectiva en cuanto a un valor límite superior y a un valor límite inferior, sino también en cuanto a un valor medio alrededor del cual ésta oscila por lo general de forma aleatoria en el caso de encendidos que se... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para determinar un estado del encendido eléctrico (14) de un quemador de una turbina de gas, donde en un primer paso una señal en función del tiempo que caracteriza la corriente de encendido del encendido (14) es comparada con un valor límite superior y con un valor límite inferior, caracterizado porque la señal característica describe la magnitud de la corriente de encendido y, en otro paso, la señal característica es comparada con un valor medio de la corriente deseada, donde el valor límite superior y el valor límite inferior, formando una curva envolvente de la corriente deseada, y/o el valor medio de la corriente deseada, formando una curva característica de tendencia de la corriente deseada (51) , son respectivamente en función del tiempo.

2. Método según la reivindicación 1, donde el estado del encendido (14) se determina como inservible, cuando la señal característica para una primera duración mínima se ubica fuera del intervalo formado por el valor límite superior y el valor límite inferior.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, donde el estado del encendido (14) se determina como inservible, cuando la señal característica para una segunda duración mínima no oscila alrededor del valor medio de la corriente deseada

o de la curva característica de tendencia de la corriente deseada (51) .

4. Método según una de las reivindicaciones precedentes, donde se proporciona un transformador de encendido (24) para generar una tensión de encendido para electrodos de encendido (16) , donde la corriente del lado primario del transformador de encendido (24) es medida como corriente de encendido.

5. Método según una de las reivindicaciones precedentes, donde las comparaciones se realizan mediante una pluralidad de comparaciones de patrones de flujos de corriente.

6. Método según una de las reivindicaciones precedentes, el cual se ejecuta durante la rotación de un rotor de una turbina de gas o antes de la puesta en marcha de la turbina de gas.

7. Método según la reivindicación 6, donde cambia la velocidad del rotor.

8. Método según una de las reivindicaciones precedentes, donde el flujo de corriente de un encendido (14) con capacidad de funcionamiento es determinado previamente, donde desde dicho flujo de corriente es determinada la curva característica de tendencia de la corriente deseada (51) .

9. Método según la reivindicación 8, donde el flujo de corriente del encendido (14) con capacidad de funcionamiento es medido después de apagar la turbina de gas.

10. Método según una de las reivindicaciones precedentes, donde en otro paso se determina una cantidad de encendidos con capacidad de funcionamiento de los quemadores de la turbina de gas y la cantidad es comparada con una cantidad mínima predeterminada de encendidos con capacidad de funcionamiento, donde si se identifica como con capacidad de funcionamiento una cantidad mínima de encendidos, donde dicha cantidad es menor que la cantidad de encendidos o quemadores, en un paso sucesivo en el tiempo se abre el suministro de combustible hacia la cantidad de quemadores de la turbina de gas.

11. Dispositivo de medición (12) para determinar un estado del encendido eléctrico (14) de un quemador de una turbina de gas, el cual comprende un sensor (28) para la detección mediante resolución temporal de la corriente del encendido eléctrico (14) de un quemador de una turbina de gas, y un dispositivo de evaluación (29) que se encuentra acoplado al sensor (28) con al menos una memoria y al menos un medio para comparar la señal proporcionada por el sensor (28) con al menos un valor límite almacenado en la memoria, donde en el dispositivo de evaluación (29) se encuentran almacenados tres valores diferentes en cuanto a su magnitud y se proporcionan al menos tres medios para comparar la señal respectivamente con uno de los tres valores, caracterizado porque dos de los tres valores, como valores límite en función del tiempo, forman una curva envolvente (31, 41) y dos de los tres medios se encuentran diseñados como comparadores del valor límite, y donde uno de los tres valores se encuentra diseñado como una curva característica de tendencia de la corriente deseada (51) y uno de los tres medios se encuentra diseñado como comparador, el cual controla la señal para un flujo que fluctúa alrededor de la curva característica de tendencia de la corriente deseada (51) .

12. Dispositivo de medición (12) según la reivindicación 11, donde la curva envolvente (31, 41) y/o la curva característica de tendencia de la corriente deseada (51) se encuentra o se encuentran almacenadas en forma de una línea característica o en forma de una tabla.

13. Dispositivo de encendido (10) para un quemador de una turbina de gas, el cual comprende un encendido (14) que presenta dos electrodos (16) situados de forma opuesta uno con respecto a otro, entre cuyas puntas de los electrodos (20) puede ser generada una chispa de encendido (22) mediante una tensión de encendido, y un

transformador de encendido (24) para generar la tensión de encendido, donde dicho transformador de encendido (24) se encuentra conectado eléctricamente del lado secundario con los electrodos (16) , caracterizado porque el dispositivo de encendido (10) comprende un dispositivo de medición (12) para determinar el estado del encendido eléctrico (14) de un quemador de una turbina de gas según una de las reivindicaciones 11 a 12.

14. Dispositivo de encendido (10) según la reivindicación 13, donde el sensor (28) del dispositivo de medición (12) se encuentra dispuesto del lado primario en el transformador de encendido (24) .