Instalación de suministro de gas para una turbina de gas y procedimiento de funcionamiento correspondiente.

Procedimiento de funcionamiento de una instalación (1) de suministro de gas para una turbina de gas, que comprende una canalización

(2) de alimentación de gas, un compresor regulable (3) dispuesto en la canalización (2) y al menos un consumidor, concretamente una turbina de gas (4), conectado a la canalización (2) y pospuesto al compresor (3), regulándose el compresor (3) en función de una comparación de una presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) con una presión real de salida del compresor (p2REAL), determinándose la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) en función de una presión teórica de entrada del consumidor (p3TEOR) y determinándose la presión teórica de entrada del consumidor (p3TEOR) en función de al menos un parámetro del consumidor y/o al menos un parámetro ambiental, caracterizado por que la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) se determina, además, en función de una caída de presión que se establece en la canalización (2) entre una salida del compresor y una entrada del consumidor.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E05107639.

Solicitante: ALSTOM TECHNOLOGY LTD.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: BROWN BOVERI STRASSE 7 5400 BADEN SUIZA.

Inventor/es: BRAUTSCH,ANDREAS, QUELOZ,PATRICK, MITSIS,GEORGE, VAN STRAATEN,FLORIS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE... > Plantas motrices de turbinas de gas caracterizadas... > F02C3/22 (siendo el combustible o el oxidante gaseoso a temperatura y presión normales (F02C 3/28 tiene prioridad))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MOTORES DE COMBUSTION; PLANTAS MOTRICES DE GASES... > PLANTAS MOTRICES DE TURBINAS DE GAS; TOMAS DE AIRE... > Características, partes constitutivas, detalles... > F02C7/22 (Sistemas de alimentación del combustible)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO;... > BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO (bombas de inyección... > F04D27/00 (Control, p. ej. regulación de las bombas, instalaciones o sistemas de bombeo especialmente adaptadas para fluídos compresibles)

PDF original: ES-2544745_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Instalación de suministro de gas para una turbina de gas y procedimiento de funcionamiento correspondiente.

Campo técnico

La presente invención concierne a un procedimiento de funcionamiento de una instalación de suministro de gas para una turbina de gas con las características del preámbulo de la reivindicación 1. La presente invención concierne, 5 además, a una instalación de suministro de gas para una turbina de gas con las características del preámbulo de la reivindicación 7.

Estado de la técnica

Se conocen por el documento EP 1 016 787 A2 una instalación de suministro de gas y un procedimiento de funcionamiento correspondiente de la clase citada al principio. La instalación de suministro de gas conocida 10 comprende una canalización de conducción de gas, un compresor regulable dispuesto en la canalización y un consumidor, concretamente una turbina de gas, conectado a la canalización y pospuesto al compresor. Para maniobrar el compresor está previsto un dispositivo de control en forma de un regulador que regula el compresor en función de una comparación teórico-real de una presión de salida del compresor. Para la regulación, el regulador puede variar el número de revoluciones y/o la posición de los álabes de guía del compresor. La presión real de 15 salida del compresor puede medirse de manera convencional a la salida del compresor. A diferencia de esto, la presión teórica de salida del compresor está preestablecida usualmente de manera fija, dependiendo este valor preestablecido del respectivo lugar de ubicación de la turbina de gas, especialmente de las temperaturas ambiente más bajas que se pueden esperar. Asimismo, la presión teórica predeterminada de salida del compresor resulta de la máxima potencia de la turbina y de la máxima temperatura del gas, así como del índice calorífico inferior del gas. 20

En la instalación de suministro de gas conocida está dispuesto además en la canalización, aguas arriba del compresor, un órgano de estrangulación que se maniobra con ayuda de un regulador separado. Al producirse una variación de presión en la canalización se puede regular siempre con ayuda del órgano de estrangulación una presión deseada de entrada del compresor que le permite al compresor ajustar la presión teórica de salida del mismo. De esta manera, el compresor puede hacerse funcionar siempre con una alta potencia, especialmente con 25 su potencia nominal. Sin embargo, esto no siempre es conveniente por motivos energéticos.

En particular, se utilizan aquí regularmente compresores con relación de compresión fija. Al producirse un aumento de presión en la canalización, la presión de salida puede alcanzar valores inadmisiblemente altos cuando no se reduce correspondientemente la presión de entrada con ayuda del órgano de estrangulación antepuesto. Un compresor de esta clase trabaja permanentemente a plena carga o a carga nominal. 30

Se conoce por el documento DE 15 03 568 A1 una estación de compresores para medios gaseosos que sirven para compensar la caída de presión en la tubería a fin de mantener una presión final en el consumidor.

El documento DE 103 41 758 A1 describe un dispositivo de control o regulación de un compresor de gas y un mecanismo de control o regulación de una central de turbinas de gas que, regulando a una presión de salida constante del compresor de gas, pueden suprimir un aumento de presión de un gas combustible alimentado a una 35 turbina de gas incluso aunque se presente un rechazo de carga o una pérdida de carga.

Exposición de la invención La presente invención, tal como ésta se caracteriza en las reivindicaciones, se ocupa del problema de indicar para una instalación de suministro de gas de la clase citada al principio una forma de realización mejorada o un procedimiento de funcionamiento mejorado con los cuales se consiga especialmente un reducido consumo de 40 energía del compresor.

Este problema se resuelve con los objetos de las reivindicaciones independientes. Formas de realización ventajosas son objeto de las reivindicaciones subordinadas.

La presente invención se basa en la idea general de regular el compresor en función de la presión de entrada del consumidor. De este modo, el compresor puede hacerse funcionar directamente en función de la demanda real, lo 45 que permite reducir de manera correspondiente la potencia del compresor ante una demanda de presión reducida. Se puede reducir así el consumo de energía del compresor. Por tanto, gracias a la invención se crea una realimentación de la demanda de potencia actual de la turbina de gas a la instalación de suministro de gas antepuesta.

En este caso, se determina la presión de entrada necesaria del consumidor en función de al menos un parámetro 50 actual del consumidor, por ejemplo su estado de carga, y/o de al menos un parámetro ambiental actual, tal como, por ejemplo, la temperatura ambiente. De esta manera, se puede determinar al menos para un estado de funcionamiento nominal del consumidor la presión teórica de entrada necesaria del consumidor con independencia de dicho consumidor o con independencia de un retroaviso activo del mismo. La instalación de suministro de gas puede trabajar así de forma autónoma.

Además, se determina la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) en función de una caída de presión que se establece en la canalización entre una salida del compresor y una entrada del consumidor.

Es de especial importancia una forma de realización en la que está antepuesto al compresor un dispositivo de 5 reducción de presión. En la invención se necesita este dispositivo de reducción de la presión únicamente cuando la presión de la canalización, es decir, la presión de entrada del compresor medida aguas arriba del dispositivo de reducción de presión, es superior a la presión teórica de salida determinada del compresor. En este caso, se estrangula la presión superelevada de la canalización, con ayuda del dispositivo de reducción de presión, hasta la presión teórica de salida necesaria del compresor. Al mismo tiempo, se desactiva entonces el compresor, con lo que 10 éste no absorbe energía. A diferencia de esto, a presiones más bajas de la canalización se desactiva el dispositivo de reducción de presión y se genera el aumento de presión necesario con ayuda del compresor.

Para desactivar el dispositivo de reducción de presión y para desactivar el compresor pueden estar previstas unas derivaciones correspondientes que pueden estar formadas internamente, es decir, dentro del dispositivo de reducción de presión o dentro del compresor, o externamente, es decir, por medio de tuberías de derivación 15 separadas que discurren especialmente por fuera del compresor o del dispositivo de reducción de presión.

Otras características y ventajas importantes de la presente invención se desprenden de las reivindicaciones subordinadas, del dibujo y de la descripción siguiente del mismo.

Breve descripción de los dibujos En el dibujo siguiente se representa un ejemplo de realización especial, sin limitación de la generalidad, y éste se 20 explica en lo que sigue con más detalle.

La única figura 1 es una representación de principio a manera de esquema eléctrico, fuertemente simplificada, de una instalación de suministro de gas según la invención.

Modos de realización de la invención Según la figura 1, una instalación 1 de suministro de gas comprende una canalización 2 en la que está dispuesto un 25 compresor 3 y que está conectada a un consumidor 4. En este caso, el consumidor 4 está pospuesto al compresor 3. El consumidor 4 consiste en una turbina de gas, especialmente para generar corriente en una instalación de central eléctrica.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de funcionamiento de una instalación (1) de suministro de gas para una turbina de gas, que comprende una canalización (2) de alimentación de gas, un compresor regulable (3) dispuesto en la canalización (2) y al menos un consumidor, concretamente una turbina de gas (4) , conectado a la canalización (2) y pospuesto al compresor (3) , regulándose el compresor (3) en función de una comparación de una presión teórica de salida del 5 compresor (p2TEOR) con una presión real de salida del compresor (p2REAL) , determinándose la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) en función de una presión teórica de entrada del consumidor (p3TEOR) y determinándose la presión teórica de entrada del consumidor (p3TEOR) en función de al menos un parámetro del consumidor y/o al menos un parámetro ambiental, caracterizado por que la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) se determina, además, en función de una caída de presión que se establece en la canalización (2) entre una 10 salida del compresor y una entrada del consumidor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el compresor (3) se regula respecto de su entrega de potencia.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por que está previsto un dispositivo (5) de reducción de presión que está antepuesto al compresor (3) y dispuesto en la canalización (2) o que está 15 integrado en el compresor (3) al menos en lo que respecta a su función de reducción de presión.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado por que

- se mide la presión de entrada del compresor (p1) aguas arriba del dispositivo (5) de reducción de presión,

- a una presión real de entrada del compresor (p1REAL) que es inferior a la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) se desconecta el dispositivo (5) de reducción de presión y se conecta el compresor (3) , 20

- a una presión real de entrada del compresor (p1REAL) que es superior a la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) se conecta el dispositivo (5) de reducción de presión y se desconecta el compresor (3) .

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que está prevista una derivación controlable interna o externa (17) que elude al compresor (3) y al dispositivo (5) de reducción de presión y a través de la cual se conduce el gas cuando la presión de entrada del compresor (p1REAL) es igual que la presión teórica de salida del compresor 25 (p2TEOR) .

6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado por que

- en la canalización (2) está montado un dispositivo de precalentamiento (10) pospuesto al compresor (3) y antepuesto a la turbina de gas (4) ,

- a una presión real de entrada del compresor (p1REAL) que es superior a la presión teórica de salida del compresor 30 (p2TEOR) se conecta el dispositivo de precalentamiento (10) , - a una presión real de entrada del compresor (p1REAL) que es inferior a la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) se desconecta el dispositivo de precalentamiento (10) .

7. Instalación de suministro de gas para una turbina de gas, que comprende una canalización (2) de alimentación de gas, un compresor (3) dispuesto en la canalización (2) y regulable por un dispositivo de control (19) , y al menos un 35 consumidor, concretamente una turbina de gas (4) , pospuesto al compresor (3) , estando configurado el dispositivo de control (19) para regular el compresor (3) en función de una comparación teórico-real de la presión de salida del compresor (p2) , estando configurado el dispositivo de control (19) para determinar la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) en función de una presión teórica de entrada del consumidor (p3TEOR) y estando configurado el dispositivo de control (19) para determinar la presión teórica de entrada del consumidor (p3TEOR) en función de al 40 menos un parámetro del consumidor y/o al menos un parámetro ambiental, caracterizada por que - el dispositivo de control (19) está configurado para determinar la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) en función de una caída de presión que se establece durante el funcionamiento en la canalización (2) entre una salida del compresor y una entrada del consumidor.

8. Instalación de suministro de gas según la reivindicación 7, caracterizada por que el dispositivo de control (19) 45

está configurado para regular la entrega de potencia del compresor (3) .

9. Instalación de suministro de gas según cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizada por que está previsto un dispositivo regulable (5) de reducción de presión que está antepuesto al compresor (3) y dispuesto en la canalización (2) o que está integrado en el compresor (3) al menos en lo que respecta a su función de reducción de presión. 5

10. Instalación de suministro de gas según la reivindicación 9, caracterizada por que

- la medición de la presión real de entrada del compresor (p1REAL) está dispuesta aguas arriba del dispositivo (5) de reducción de presión, - el dispositivo de control (19) está configurado de modo que, en funcionamiento, a una presión real de entrada del compresor (p1REAL) que es inferior a la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) se desconecta el dispositivo 10 (5) de reducción de presión y se conecta el compresor (3) y se le hace funcionar de manera regulada, - el dispositivo de control (19) está configurado de modo que, en funcionamiento, a una presión real de entrada del compresor (p1REAL) que es superior a la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) se conecta el dispositivo (5) de reducción de presión y se le hace funcionar de manera regulada y se desconecta el compresor (3) .

11. Instalación de suministro de gas según la reivindicación 10, caracterizada por que está prevista una derivación 15 controlable interna o externa (17) que elude al compresor (3) y al dispositivo (5) de reducción de presión, y el dispositivo de control (19) está configurado de modo que conduce el gas a través de la derivación interna o externa (17) durante el funcionamiento cuando la presión real de entrada del compresor (p1REAL) es igual que la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) .

12. Instalación de suministro de gas según la reivindicación 10 u 11, caracterizada por que 20

- en la canalización (2) está montado un dispositivo de precalentamiento regulable (10) pospuesto al compresor (3) y antepuesto a la turbina de gas (4) , - el dispositivo de control (19) está configurado de modo que éste, en funcionamiento, a una presión real de entrada del compresor (p1REAL) que es superior a la presión teórica de salida de compresor (p2TEOR) conecta el dispositivo de precalentamiento (10) y le hace funcionar de manera regulada, 25

- el dispositivo de control (19) está configurado de modo que éste, en funcionamiento, a un presión real de entrada del compresor (p1REAL) que es inferior a la presión teórica de salida del compresor (p2TEOR) desconecta el dispositivo de precalentamiento (10) .