controles de combustión

Controles de Combustin

Preparado por: Ing. G.A.Molina

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Burner Management System (BMS) Funciones PrincipalesM 3~Fresh air VENL Main flame detector Actuator Pressure-operated switch P-VE P Shoutoff flap Flue gas path RRGW

o Seleccin combustible (lq./gas) o Inicio Automtico de secuencia Preventilacin Ignicin Arranque del quemador

Ventilation ENTL

M M ~~P-DK P

HFLW

P+DK P

R100

GMV1 Gas supply feed

GMV2

ESG% Burner

Flame

Oil supply feed OMV1 OMV2 ESO%

ZTRF Ignition transformerIgnition circuit MVZ L ZGV1 Shutoff valve for inflammable matter supply ZGV2 ZFLW Ignition flame detector

Igniter

Boiler

o Supervisin de todos los circuitos de Seguridad , incluyendo la deteccin de llama) o Control de estanqueidad de Gas (si se selecciona gas) o Apagado y bloqueo del Quemador de manera automtica o Identificacin de la seal de falla inicial o Almacenamiento del estado de alarma estando desenergizado2


Tipos Motor con levas Sistema electrnico con programa fijo

Sistemas Microprocesados

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Sistemas de Manejo de Quemadores

NFPA 85 Cdigo de Riesgos para Calderas y Sistemas de combustin

ACTUALIZACIN 20114.11.7 Requerimientos de independencia 4.11.7.6 (antes era 4.6.3.2.5.6) Redes de comunicacin entre el sistema demanejo del quemador y otros sistemas se permitir. La red de comunicacin con otros sistemas no deber ser la misma red que el sistema de manejo del quemador usa para comunicarse con su hardware de entradas/salidas.

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Detectores de llama Varilla de ionizacin Lmpara UV Sensor IR Sensor electrnico

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Sensor ElectrnicoCaractersticas: Sistema autoverificable electricamente Libre de mantenimiento Vida til del sensor >20 aos por ser un dispositivo semiconductor. Sensor con grado de proteccin IP65. Distancia entre el sensor y el detector hasta 100 metros Dos conexiones de salida libres de potencial. Conexin de 4(0)-20 mA para indicador externo del nivel de deteccin de llama, o display remoto. Indicacin va leds del estado de llama e intensidad de la misma. Ajuste de la amplificacin de llama para una mejor deteccin por potencimetro de intensidad.6


Sensor Electrnico

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Indicador de FallasCaractersticas:L

SEGURIDADES

No ser intrusivo. Mostrar las condiciones operativas. Mensajes de alarma (ALARM) Cambio de valores iniciales (TRIP) Indicar la secuencia de arranque Informacin a otros sistemas

N

SISTEMA INDICADOR DE FALLAS

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Indicador de Fallas - Tipos Activacin de Leds.

Display de textos

Panel de luces

Sistema HMI

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Control de estanqueidad

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Control de estanqueidad

Vp P Q max tp PB

Vp = Volumen de la lnea a ensayar tp = Tiempo de ensayo P = Diferencial de conmutacin del presostato de control PB = presin de aire baromtrica

Ejemplo: Para un caudal de 200 m3/h y P=20 mBar, considerando un tiempo de ensayo de 30 segundos, el volumen de la lnea a ensayar debe ser como mnimo de 83, 3 dm3

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REGULADOR COMPUESTO

KS1 KS2 KS1 KS2 KS1 KS2 KS1 KS2

Canal 4 Canal 3 Canal 2 Canal 1RM A RM A RM A RM A

SEAL CONTROL CONTROLADOR

5 KO-Poti

5 KO-Poti

5 KO-Poti

4-20 mA

4-20 mAVariador

DPS

DPS

DPS

M

M

M

MAIRE COMB. LQUIDO GAS

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Caractersticas Es universal (regulacin aire / combustible) y aplicable para todos los tipos de sistemas de combustin. Las entradas de informacin analgicas tienen resolucin de 10-bits. Esto permite la exactitud del actuador (servomotor) < de 0,1 con un motor del 90. Se visualizan todos los mensajes operacionales y de error en texto llano. Hasta 20 puntos pueden ser almacenados en cada curva. La parametrizacin de la unidad est protegida por contrasea de acceso. En la configuracin estndar, la unidad tiene 2 conjuntos de la curva (por ej.: fuel oil y gas). Algunos disponen de 4 u 8 curvas como opcin.

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Caractersticas La unidad tiene una interface a PC. Las curvas y los parmetros de calibracin se pueden guardar salvar por medio de un programa de configuracin. Conexin a otros instrumentos, como transmisores para medir el contenido de O2 de los gases de escape para optimizar la combustin. Conexin a otros Sistemas supervisores por medio de buses de campo. Los ltimos 10 incidentes se almacenan y pueden observarse a pedido del operador, en cualquier momento. Es posible la conexin directa a un sensor de rotaciones (por pulsos) que mide las vueltas del ventilador (opcional).

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CaractersticasREGULADOR COMPUESTO

KS1 KS2 KS1 KS2 KS1 KS2 KS1 KS2

Canal 4 Canal 3 Canal 2 Canal 1RM A RM A RM A RM A

SEAL CONTROL CONTROLADOR

5 KO-Poti

5 KO-Poti

5 KO-Poti

4-20 mA

4-20 mAVariador

DPS

DPS

DPS

M

M

M

MAIRE COMB. LQUIDO GAS15


Sensor RPM

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Lmites cruzadosCAUDAL DE VAPOR PRESIN DE DOMO CAUDAL DE GAS CAUDAL DE FUEL OIL CAUDAL DE AIRE MEDICIN O 2

FIT 1230 038

PIT 1230 020

FT 1234 097

FT 1234 122

FQ 1234 084

AT

X

SPSUMADOR COMBUSTIBLES

PV X f (x) Aire/ Combustible Ajuste relacin A Y P IMAESTRO DE CONTROL DE O2

X

SP

f (x)

P

I

X

Y

P A Y T

I O2CONTROLADOR RELACIN

A KControlador de Combustible

X

SP

Z

X

A QUEMADOR N2

A

T

A A T PV Y X P ISelector bajo

C

X

PV Y P I

SP

SP Y Controlador FUEL OIL

X

Y B X X SPSelector Alto

X

PV

+ A T A

Controlador GAS

P

I

Controlador AIRE

Aire Mnimo

A

Liberacin de Modulacin

T

A

Bajo Fuego

Liberacin de Modulacin

T

A

Bajo Fuego

Liberacin de Modulacin Barrido

T

A

Bajo Fuego

MAESTRO DE CARGA

T

A

T

A

T

Valor de A Barrido

f(x)

f(x) T A

FY 1234 098

VLVULA CONTROL GAS

FY 1234 123

VLVULA CONTROL FUEL OIL

f(x)

FY 1234 090

SERVOMOTOR COMPUERTA AIRE

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Lmites cruzadosSteam Gas Press Flow PT FT Air Flow FT Air Temp TE

T A R/L

T A R/L

ABB Instrments

Steam Press Gas Flow

Excess O2 Master FD Fan M/A

I/P Gas Valve

Fuel Select from BMS

I/P

Purge Low Fire from

Actuator BMS 18

FD Fan


Lmites cruzadosSteam Gas Press Flow SISTEMA EN SERIE Los sistemas en serie se caracterizan por que el funcionamiento de cada tem que lo compone depende directamente del funcionamiento del componente que lo antecede y precede; es decir, si uno de los componentes falla, falla todo el sistema. PT FT Air Flow FT Air Temp TE

T A R/L

T A R/L

ABB Instrments

Steam Press Gas Flow

Excess O2 Master FD Fan M/A

I/P Gas Valve

Fuel Select from BMS

I/P

Purge Low Fire from

Actuator BMS 19

FD Fan


ComparacinTEMA Seguridad del Sistema LMITES CRUZADOS Las seales estndares no son fail safe. Incluso, pueden fallar los instrumentos. Necesita medir caudales de combustible y aire No acta en caso de variaciones de la composicin del combustible Para satisfacer las exigencias de las normas, debera de certificarse el software para cada aplicacin. Generalmente precisa de un especialista en programacin y un especialista en combustin REGULADOR ELECTRNICO +O2 Sistema y realimentaciones fail safe.

Instrumentacin

Efectividad

No necesita mediciones de caudal. El costo de la instalacin es ms econmico Garantiza una ptima combustin siempre

Diseo y construccin

Aprobado por las normas EN, las normas DIN y el TV especficamente para aplicaciones de combustin

Puesta en marcha y calibracin

Una misma persona puede ajustar el o los quemadores y el sistema.

Ajuste

Precisa la confeccin de complejas tablas de relacin Se configura fcilmente entre aire y combustible. 20


ComparacinTEMA LMITES CRUZADOS Dependiendo en cada caso En caso de la falla de un caudalmetro. La caldera queda inoperante Complicado Con el tiempo los caudalmetros pueden comenzar a tener problemas y su reparacin o reemplazo no es econmico. Durante los cambios de carga se desfasa temporalmente la relacin aire- combustible (principio de lmites cruzados) REGULADOR ELECTRNICO +O2 Construido con doble microprocesador. Asegura un sistema fail safe. Ante una avera del sistema de O2 puede operar en forma ptima Simple. Comparativamente el reemplazo de la sonda de O2 es mucho ms simple y econmico. Adems, su falla no imposibilita el poder continuar operando bajo condiciones seguras. Permanentemente asegura una correcta relacin entre el aire y el combustible

Hardware

Independencia del control Reemplazo en caso de avera Mantenimiento

Eficiencia de la combustin

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ComunicacinMODBUS RTU PROFIBUS DEVICE NET MODBUS TCIP

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Mtodos de medicinOrsat La absorcin de oxgeno en un lquido resulta en un cambio en el volumen. Solamente Qumico. Slo para Indicacin. No hay salida elctrica. No es adecuado para un funcionamiento continuo. Extractivo Celda Qumica - Se utiliza en los analizadores porttiles. Celda electroltica barata es consumida por la medicin. No es apto para uso continuo en condiciones de gases de combustin. Extractivo. Paramagntico - El oxgeno es afectado por los campos magnticos. Apto para uso continuo en servicios de combustin, pero exige una muestra extrada limpia y seca. xido de circonio - La celda de ZrO2 ZrO2 de combustible slido se ha convertido en el estndar de la industria para la medicin de la combustin de O2.23


Sonda de CirconioEntrada de gas Electrodo de trabajo (Pt aleacin de metales preciosos) Calefactor

Electrodo de referencia (Pt) Tubo de cermica Dixido de Circonio Capa protectora Carcaza

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Caracterstica Sonda Circonio

O2[%] = 20,96 10

Us 0,049 T

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Caractrstica de funcionamiento

cco e(ad. K)

.Ts cco e(ad. K) Us = Ln n.F cco e(ad. A)

es la constante universal de los gases TS temperatura del sensor n=2 cantidad de valencia de los iones de O2 F constante de Faraday CCOe(ad,A) y CCOe(ad,K) representan las concentraciones del Coe absorvido en los electrodos.26


Caractrstica de funcionamientoVista frontal Vista trasera

Electrodo de medicin 1 Cermica funcional Electrodo de medicin 2

Electrodo de referencia Sustrato portador

Calefactor

contactos

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Respuesta de funcionamiento

Curva real de O2 con Control CO Curva ajustada de O2

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Sistema de manejo del Quemador Supervisin de Llama Prueba de estanqueidad de Vlvulas Sistema de indicacin de fallas Control electrnico de relacin aire / combustible Control de velocidad a Revoluciones para el ventilador Control O2 y la Regulacin de CO Regulador salida de carga del Quemador Interface a Sistemas de Control Interfaz de PC Contador horas de operacin y arranque

Secuencia del Quemador + Regulador Compuesto Electrnico

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Resumen Cambio de combustible: Por encendido del piloto Sin prdida de carga Combustin mixta de 2 combustibles: Rango fijo Rango variable Combustin mixta de 2 de 3 combustibles: Rango fijo Rango variable Quemador en espera Purga automtica de lanza de fuel oil Control de carga (PID)

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Sistemas de Manejo de Quemadores NFPA854.11.7.2 Para calderas de un solo quemador, el sistema de control de la caldera se permitir que est combinado con el sistema de manejo de combustin bajo una de las siguientes condiciones: 1) Si la relacin combustible/aire es controlada externamente del sistema de control de la caldera 2) Si el control combinado caldera y sistema de manejo de combustin est especficamente listado o etiquetado para la aplicacin La NFPA no tiene poder, ni se compromete, de polica o hacer cumplir el contenido del presente documento. Tampoco la lista de la NFPA, certificar, probar o inspeccionar los productos, diseos, o instalaciones para el cumplimiento del presente documento. Cualquier certificacin o declaracin de cumplimiento de los requisitos de este documento no ser atribuible a la NFPA y es de la exclusiva responsabilidad del certificador o fabricante de la declaracin.31


Rockwell Automation Magazine

Muchsimas Gracias por vuestra atencin!

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