Unidrive M700 VSD ayuda a una gran central eléctrica a maximizar el rendimiento de refrigeración en torre y reducir los costes de mantenimiento

La central eléctrica ya está utilizando variadores de velocidad Control Techniques Unidrive M700 de Emerson para controlar los 22 ventiladores de las torres de refrigeración a través de dos torres.
Sustituyendo a un sistema que se instaló por primera vez en 1975, la nueva unidad avanzada ha traído muchos beneficios. Esto implica que las velocidades de los ventiladores se pueden variar para minimizar el uso de energía en las unidades de baja carga, eliminar el batir del viento debido a la falta de un sistema de frenado, minimizando la congelación potencial en invierno, atenuando la vibración del ventilador sin necesidad de retirarlo del servicio, y eliminando los ajustes periódicos de paso de pala necesarios para evitar sobrecargas del motor en el invierno y las bajas corrientes de aire en el verano. Sólo el ajuste de paso de las palas en sí resultó en un ahorro significativo de horas/hombre, que la central estima en un valor de 38.000 dólares al año.

La central, que se encuentra en medio del Atlántico en la región de los EE.UU., tiene múltiples unidades de gas y petróleo. La central estaba dispuesta a poner en práctica un sistema de control automatizado para sus ventiladores de refrigeración, los cuales estaban atendidos por un sistema con más de 40 años. La adaptación abordó estas cuestiones directamente:

Reducción del coste y el consumo de energía sin afectar a la eficiencia

• Gestionar el uso de la energía y la capacidad de enfriamiento significaba cambiar los arrancadores de ventiladores de 200 CV de forma intermitente de encendido a apagado a toda velocidad. La capacidad de variar la velocidad del ventilador y por lo tanto la velocidad de enfriamiento para diferentes cargas permite que todos los ventiladores funcionen (mejor eficiencia de la torre) con requisitos de energía mucho más bajos. El sistema sólo mueve el aire cuando sea necesario para extraer el calor, resultando en mucho menos consumo de energía.
• Para gestionar la vibración en ventiladores individuales tenían que estar apagados, incluso cuando la demanda de carga y, por tanto, la demanda de refrigeración era alta. La capacidad de mantener todos los ventiladores en funcionamiento, con algunos a velocidad reducida para gestionar la vibración, proporciona una refrigeración óptima cuando sea necesaria, para la generación de la unidad.
• Otra cuestión es la necesidad de cambios periódicos de paso de pala del ventilador de forma manual, debido a las diferencias en la densidad del aire asociada con los meses de verano e invierno. Esto por sí solo exigía cerca de 480 horas hombre al año, una desviación significativa de los recursos de mantenimiento desde necesidades más urgentes de la planta, el alquiler de la grúa y de gestión de seguridad requerida para los ajustes del paso de pala.

Gestión de activos y protección

• Los ventiladores tienen un eje de transmisión de fibra de vidrio / metal de casi 5 metros de largo que conecta la caja de cambios y el motor del ventilador. Sin un sistema de frenado, el batir de los ventiladores ociosos era un problema constante que a veces dio lugar a malos escenarios de partida que causaron sobrecarga del motor, fuerzas de torsión severas en el eje motor y, a veces problemas con la caja de cambios. Con el nuevo sistema, el arranque suave y frenado de pre-arranque son inherentes a las capacidades del M700 VSD. Al añadir el arranque suave y el frenado del ventilador minimizó los picos de par, que el eje de transmisión experimenta durante los arranques del ventilador y eliminó las preocupaciones del batir del viento. Los motores nunca ven la alta corriente aplicada por un motor a través de la línea del arrancador.
• La congelación y descongelación son un problema en las torres de refrigeración. El sistema instalado necesitaba que los ventiladores se pusieran a contramarcha si el hielo se formaba a los lados de las torres en un intento por descongelar la pesada carga en las tomas de la torre. Esto puede tener efectos muy perjudiciales, incluyendo el colapso de la torre. El flujo de aire se gestiona adecuadamente en un clima frío utilizando la velocidad variable, que puede eliminar el sub-enfriamiento que, a su vez, provoca la formación de hielo. Esto elimina la necesidad de poner a contramarcha los ventiladores, salvo en las condiciones climáticas más adversas.

"Decidimos fijarnos en las soluciones de unidad de frecuencia variable (VFD) y consideramos inicialmente tres fabricantes de soluciones," afirma Mark Leigh, asesor técnico de la compañía eléctrica. "Sin embargo, Control Techniques [una empresa Emerson] fue la única organización que podía cumplir con los cortos plazos de entrega que el proyecto requiere. También fueron muy competentes técnicamente, en términos de recomendar una solución optimizada".

Las unidades AC Unidrive M700 de Control Techniques con capacidad de Ethernet en tiempo real, fueron instaladas en una sala de control del motor en la central eléctrica, donde se utiliza ahora para controlar 22 ventiladores de las torres de refrigeración. Las unidades ofrecen un alto rendimiento y un control flexible de los motores de inducción y de imán permanente. Lo más importante para la estación, el nuevo Unidrive M700 tiene más control del proceso.

"En un motor de arranque del motor del ventilador estándar a través de la línea, las variables son el paso de las palas del ventilador y la densidad del aire, con un máximo fijo de CV a una velocidad fija, la cual era de 1750 rpm en este caso", explica el Sr. Leigh. "En contraste, las variables de un motor de ventilador controlado por VFD son la velocidad y la densidad del aire, con un máximo fijo de CV a un paso de las palas del ventilador fijo. Por lo tanto, no cuesta nada en horas-hombre ajustar la velocidad, ya que esto se hace automáticamente por el variador de frecuencia basado en un límite de 200 CV, que es la potencia máxima del motor y del arrancador. Estimamos un ahorro de alrededor de cuatro hombres durante tres o alrededor de 480 horas hombre, lo que equivale a aproximadamente 38.000 dólares al año."