Sistemi di controllo per turbine a gas: piattaforme di automazione comuni e pezzi di ricambio utilizzati nella generazione di energia

Sebbene la configurazione meccanica vari da sito a sito, l'architettura di automazione rimane sostanzialmente invariata. Un tipico pacchetto turbina comprende quadri di controllo della turbina, rack per il monitoraggio delle vibrazioni, sistemi di eccitazione, relè di protezione, sistemi di sicurezza strumentati (SIS), postazioni di lavoro HMI locali e interfacce DCS dell'impianto. Questi sistemi si scambiano continuamente dati operativi per mantenere stabili velocità, temperatura di combustione, carico del generatore e protezione delle apparecchiature durante tutto il ciclo operativo. Durante le fermate programmate, la maggior parte delle attività di manutenzione riguarda l'ispezione o la sostituzione dell'hardware del sistema di controllo piuttosto che dei principali componenti meccanici.

Come è organizzato un sistema di controllo di una turbina a gas
Dagli strumenti di campo al quadro di controllo.
All'interno di un gruppo turbina a gas, gli strumenti di campo sono collegati a diversi sistemi di controllo a seconda della loro funzione. I trasmettitori di pressione monitorano la pressione di scarico del compressore, la pressione del gas combustibile e la pressione dell'olio lubrificante. Le termocoppie installate intorno alla camera di combustione e allo scarico misurano la distribuzione della temperatura, mentre le sonde di prossimità montate sui cuscinetti della turbina e del compressore misurano continuamente le vibrazioni dell'albero e la posizione assiale. I sensori di velocità forniscono i segnali di velocità del rotore per la sequenza di avviamento, la sincronizzazione e la protezione contro il sovraregime, mentre i rilevatori di fiamma confermano la stabilità della combustione durante l'accensione e le variazioni di carico.
Questi segnali di campo vengono elaborati da controllori dedicati anziché da un singolo PLC. Il controllore della turbina esegue la logica di avviamento, la programmazione del combustibile e il controllo del carico; il DCS supervisiona le apparecchiature ausiliarie come l'acqua di raffreddamento, le unità dell'olio idraulico e i moduli del gas combustibile; i sistemi di protezione dei macchinari valutano le vibrazioni, la posizione di spinta e l'espansione differenziale; e i controllori di sicurezza indipendenti rimangono responsabili delle funzioni di arresto di emergenza. Questa architettura a livelli consente ai tecnici della manutenzione di risolvere i problemi dei singoli sottosistemi senza compromettere l'intero gruppo turbina.

Piattaforme di automazione comunemente presenti negli impianti a turbina a gas
Sistemi di controllo, sia tradizionali che attuali, ancora in servizio.
Molte turbine a gas commissionate negli ultimi vent'anni sono ancora in funzione con le loro piattaforme di automazione originali. È comune trovare controllori GE Mark VIe che gestiscono la sequenza di funzionamento della turbina e il controllo della combustione, mentre i sistemi Bently Nevada 3500 monitorano le vibrazioni dell'albero, la velocità e la posizione di spinta. Le piattaforme Emerson Ovation e DeltaV sono spesso utilizzate per il controllo degli impianti ausiliari, e i sistemi EPRO forniscono un ulteriore monitoraggio delle condizioni delle macchine rotanti.
Nelle applicazioni critiche per la sicurezza, la protezione indipendente è in genere fornita dai sistemi Triconex, Foxboro e ICS Triplex. Sebbene queste piattaforme siano state introdotte in diverse generazioni di centrali elettriche, continuano a essere utilizzate grazie alla loro comprovata affidabilità e alla lunga durata. Con la progressiva dismissione dei componenti più vecchi da parte dei produttori, la ricerca di moduli di ricambio compatibili è diventata una parte sempre più importante della pianificazione della manutenzione delle turbine.
Parti di ricambio frequentemente sostituite durante la manutenzione della turbina
Moduli che mantengono in funzione i sistemi di controllo
A differenza dei componenti meccanici che vengono sostituiti durante le revisioni generali, i pezzi di ricambio per l'automazione sono spesso necessari inaspettatamente a seguito di guasti al controllore, problemi di comunicazione o diagnosi dei moduli che segnalano un degrado dell'hardware. Gli alimentatori, le CPU dei controllori, i processori di comunicazione, le schede I/O analogiche e digitali, i moduli di uscita a relè e le schede di monitoraggio delle vibrazioni sono tra i componenti che vengono sostituiti più frequentemente all'interno dei quadri di controllo delle turbine.
Per i sistemi di protezione dei macchinari, i team di manutenzione sostituiscono comunemente i moduli Bently Nevada 3500/15, 3500/22M, 3500/45, 3500/64M, 3500/50 e sonde di prossimità come 330130-040-00-00 e 330780-90-00. Anche i quadri di controllo delle turbine a gas richiedono regolarmente moduli GE Mark VIe, tra cui IS215UCVEH2A, IS200EPCTG1A e IS200DSPXH1D, insieme a moduli Emerson DeltaV, Ovation ed EPRO. Nei sistemi di sicurezza, continua la domanda di sostituzione per i moduli Triconex 3805E, 3504E, Foxboro FCP270, FCP280, ICS Triplex T8461C, T8480 e relativi moduli I/O che rimangono in servizio nei settori energetico e di processo.

Supporto agli operatori di turbine a gas con ricambi per l'automazione
Fornitura affidabile per i sistemi di controllo esistenti
I sistemi di controllo delle turbine a gas sono progettati per cicli di vita operativi che si misurano in decenni, ma la disponibilità dei moduli elettronici diventa spesso il fattore limitante durante la manutenzione. Molte piattaforme di controllo installate sono entrate in fase di supporto a lungo termine o obsolescenza, rendendo sempre più difficile reperire l'hardware di ricambio dai produttori originali. Per i gestori degli impianti, le imprese EPC e i fornitori di servizi di manutenzione, ridurre al minimo la durata delle fermate dipende spesso dall'ottenere il modulo corretto entro una finestra di arresto limitata.
La nostra azienda è specializzata nella fornitura di ricambi per l'automazione industriale, in particolare per i sistemi di controllo delle turbine a gas, inclusi sistemi di protezione dei macchinari, controllo delle turbine, DCS, PLC e sistemi di sicurezza. Disponiamo di un magazzino che copre i marchi Bently Nevada, Emerson, General Electric, Triconex, Foxboro e ICS Triplex, aiutando i clienti a reperire moduli, sia attuali che fuori produzione, per centrali elettriche, impianti GNL, raffinerie, piattaforme offshore e altre applicazioni industriali. Concentrandoci sui ricambi per l'automazione piuttosto che sulle turbine complete, supportiamo i team di manutenzione nell'estensione della vita utile dei sistemi di controllo esistenti, riducendo al contempo i tempi di approvvigionamento durante la manutenzione programmata e di emergenza.