Author: JUAN CARLOS PAREDES RAMIREZ

Actualización de los mapas de operación del compresor Axial y la generación de las matrices de diagnóstico de la turbina de gas PGT25, para evaluar su desempeño a condiciones reales de operación

JUAN CARLOS PAREDES RAMIREZ (2017)

En este trabajo se realiza un análisis del desempeño de la turbina de gas aeroderivada PGT 25 basado en los mapas de operación del compresor axial así como las matrices de diagnóstico, el desempeño se evaluó en función de parámetros como la eficiencia térmica, el flujo de combustible, la eficiencia exergética global, por equipo, la eficiencia isoentrópica de compresión y expansión entre otros. Se realiza la evaluación de las emisiones de monóxido de carbono (CO), hidrocarburos no quemados UHC (por sus siglas en inglés), dióxido de carbono (CO2) y óxidos nítricos (NOx) mediante las correlaciones propuestas por (Rizk & Mongia, 1994), las cuales están en función de la temperatura de la zona primaria en la cámara de combustión y la relación aire combustible, estas se presentan en el apéndice B. Las turbinas de gas aeroderivadas se utiliza en diferentes contextos industriales, como son: generación de energía eléctrica, energía mecánica para procesos de extracción del gas natural y crudo (turbobombas y turbocompresores), en motores de avión entre otros. Mediante el análisis termodinámico es posible determinar los equipos con las mayores irreversibilidades que se cuantifican mediante la generación de entropía, así como la exergía que es la máxima cantidad de trabajo obtenida de una corriente energética llevada al estado muerto o restringido. En este estudio, se toman los valores de presión, temperatura y humedad relativa de 1.021 bar, 22.6 °C y 54% para las condiciones ambientales sitio respectivamente, mientras que para las condiciones ISO se toman valores de presión de 1.013 bar, temperatura de15°C y 60% de humedad relativa. Mediante la corrección del mapa de operación por medio de cambios en el peso molecular del aire, de presión de succión ytemperatura de succión de condiciones ISO a condiciones sitio, se tiene que aumento en la temperatura del aire a la entrada del compresor de 7.6 ºC, genera una disminución en la presión de descarga en el compresor del 5%; una disminución en el peso molecular del aire de 0.09kg/kmol, incrementa la presión de descarga en 0.68% y una disminución en la presión de entrada al compresor de 0.01013 bar, disminuye la presión de descarga en 1. Por otra parte, el uso de las matrices de diagnóstico son una herramienta importante en el diagnóstico, desempeño, operación y mantenimiento de las turbinas de gas, al relacionar las diferentes problemáticas que se pueden presentar en la turbomaquinaría y la repercusión que tienen en parámetros como la eficiencia de compresión isoentrópica, flujo másico, relación de presiones, etc.

In this work, an analysis of the performance of the aeroderivative gas turbine PGT 25 based on the operation maps of the axial compressor as well as the diagnostic matrices. The performance evaluated in terms of parameters such as thermal efficiency, fuel flow, the global exergetic efficiency and by equipment between the isentropic efficiency of compression and expansion among others. Carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (UHC), carbon dioxide (CO2) and nitric oxides (NOx) emissions evaluated through the correlations proposed by (Rizk & Mongia, 1994). ), Which are a function of the temperature of the primary zone in the combustion chamber and the air-to-fuel ratio, these are presented in appendix B. Aeroderivative gas turbines are used in different industrial contexts, such as: Electric power, mechanical energy for the extraction of natural gas and crude oil (turbines and turbochargers), in aircraft engines, among others. By means of the thermodynamic analysis, it is possible to determine the equipment with the greatest irreversibilities that quantified by the generation of entropy, as well as the exergy that is the maximum amount of work obtained from an energetic current carried to the dead state or by restricting. In this study, the values of pressure, temperature and relative humidity of 1021 bar, 22.6 ° C and 54% are taken respectively for ambient conditions, while for ISO conditions pressure values of 1013 bar are taken, temperature of 15 ° C and 60% relative humidity. By correcting the operating map by changes in the molecular weight of air, suction pressure and suction temperature of ISO conditions at site conditions. The temperature of the air at the compressor inlet of 7.6 ° C, generates a decrease in the discharge pressure in the compressor of 5%; a decrease in the molecular weight of the air of 0.09 kg / kmol, increases the discharge pressure by 0.68% and a decrease in the compressor inlet pressure of 0.01013 bar, decreases the discharge pressure in 1%. On the other hand, the use of the diagnostic matrices is an important tool in the diagnosis, performance, operation and maintenance of the gas turbines, when relating the different problems that can be presented in the turbomachinery and the repercussion that they have in parameters such as the efficiency of isentropic compression, mass flow, pressure ratio, etc.

Master thesis

Compresores -- Valoración Compresor axial Turbinas de gas CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA