ES2336609T3 - Procedimiento para la supervision automatica del funcionamiento de un generador. - Google Patents

Procedimiento para la supervision automatica del funcionamiento de un generador. Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para la supervisión automática del funcionamiento de un generador, que presenta las siguientes etapas: - detección de variables de entrada del generador, - cálculo de variables teóricas de salida del generador (24), sobre la base de las variables de entrada del generador detectadas (22) con la ayuda de enlaces entre las variables de entrada del generador y las variables de salida del generador, en el que los enlaces se calculan a través de consideraciones teóricas o a través de mediciones, - creación de enlaces a través de la variación de las variables de entrada y observación de las variables de salida en un generador intacto (12), - detección de las variables reales de salida del generador (28), - comparación de las variables reales detectadas con las variables teóricas calculadas (24) de salida del generador y - evaluación de los resultados de la comparación.

Description

Procedimiento para la supervisión automática del funcionamiento de un generador.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la supervisión automática del funcionamiento de un generador así como a un sistema de supervisión correspondiente.
Se conocen, en general, en el estado de la técnica generadores, es decir, aparatos que generan energía eléctrica a partir de energía de movimiento. Un par motor que se aplica en el árbol del generador hace girar en el interior del generador una bobina en un campo magnético, que se puede excitar a través del principio dinamoeléctrico, y genera a través de inducción tensión eléctrica. Si un consumidor está conectado en el generador, entonces fluye una corriente eléctrica.
Los generadores técnicos grandes comprenden esencialmente un estator, un rotor así como bloques de soporte que reciben al rotor. A través de su árbol se alimenta potencia mecánica al rotor, como por ejemplo desde una turbina o desde un motor de combustión, con lo que el rotor se mantiene en un número de revoluciones de funcionamiento y se gira dentro del estator, con lo que en cada fase del arrollamiento del estator de tres polos se genera una tensión alterna por inducción. A través del desplazamiento de las bobinas del estator alrededor de 120º, respectivamente, se genera una corriente trifásica correspondiente.
El generador puede estar realizado como generador síncrono o como generador asíncrono. En el generador síncrono, el rotor posee un arrollamiento de excitación alimentado con corriente continua desde el exterior a través de contactos de fricción, En cambio, en el generador asíncrono, el rotor está realizado como rotor de jaula.
Durante el funcionamiento de tales generadores se pueden modificar los datos de funcionamiento del generador. No obstante, en este caso, no se puede reconocer inmediatamente si las modificaciones son atribuibles a condiciones marginales modificadas o a una interferencia en el propio generador, puesto que los datos de funcionamiento del generador dependen de muchas condiciones marginales, como por ejemplo de la carga, de los datos de la red, de los datos de refrigerante o similares.
En caso de modificaciones fuertes de los datos de funcionamiento del generador es habitual que el operador se dirija en primer lugar al proveedor del generador, en el que se puede realizar entonces un análisis de los datos modificados de funcionamiento del generador a través de expertos, para establecer si el propio generador está dañado. Si éste es el caso, entonces el generador debe desconectarse para verificación y, dado el caso, debe repararse. En cambio, si el análisis da como resultado que el propio generador no presenta averías, entonces éste puede continuar funcionando. Un inconveniente de este modo de proceder consiste en que tal análisis por expertos es costoso de tiempo y caro. Los documentos SE 5255 570 o US 2006 038 539 y JP 4 164 295 y JP 11 150 993 proponen, por lo tanto, la utilización de modelos de sistemas.
Por lo tanto, un cometido de la presente invención es preparar medios, que aseguren que un generador solamente debe ser analizado por expertos cuando modificaciones fuertes de los datos de funcionamiento del generador son atribuibles realmente a una avería en el generador.
Para la solución de este cometido, la presente invención crea un procedimiento para la supervisión automática del funcionamiento de un generador de acuerdo con la reivindicación 1 así como un sistema correspondiente de acuerdo con la reivindicación 6. Las reivindicaciones dependientes se refieren a configuraciones individuales del procedimiento de acuerdo con la invención y del sistema de acuerdo con la invención.
En el procedimiento para la supervisión automática del funcionamiento de un generador de acuerdo con la presente invención se registran en primer lugar variables de entrada del generador con la ayuda de una unidad de detección adecuada. Por el concepto "variables de entrada del generador" se entiende en el presente caso valores de funcionamiento del generador, que definen las condiciones marginales, en las que funciona el generador. A ellas pertenecen, por ejemplo, la tensión del estator, la corriente del estator, la frecuencia de la red, la temperatura del arrollamiento del estator, la temperatura de entrada del agua de refrigeración, la temperatura de entrada del aceite de obturación o similares. Las variables de entrada del generados comprenden, por lo tanto, todas las influencias que pueden actuar desde el exterior sobre el generador.
Sobre la base de estas variables de entrada del generador detectadas se calculan variables teóricas de salida del generador. Por el concepto "variables de salida del generador" se encienden aquellos valores de funcionamiento del generador, que describen cargas de los componentes del generador, como por ejemplo la temperatura del arrollamiento del estator, las temperaturas de los cojinetes, las amplitudes de la oscilación de los árboles, las amplitudes de la oscilación de la cabeza del arrollamiento o similares. De acuerdo con ello, las variables de salida del generador comprenden todas aquellas influencias que tienen repercusiones sobre el propio generador y que, dado el caso, pueden provocar una avería en el generador.
El cálculo de las variables teóricas de salida del generador se realiza de manera ventajosa con la ayuda de un software adecuado, que describe enlaces entre las variables de entrada del generador y las variables de salida del generador, como por ejemplo con la ayuda de ecuaciones matemáticas. Estos enlaces se pueden calcular o bien a través de consideraciones teóricas o a través de mediciones correspondientes. A tal fin se varían, por ejemplo, en un generador intacto las variables de entrada del generador y se observan las variables de salida del generador. De esta manera se pueden calcular variables teóricas de salida del generador, con preferencia con un margen de tolerancia correspondiente.
Además, de acuerdo con el procedimiento de la invención, las variables reales de salida del generador son detectadas por medio de una instalación de detección adecuada y son comparadas con las variables teóricas de salida del generador. Si la evaluación del resultado de la comparación da como resultado que las variables reales de salida del generador se encuentran dentro del margen de tolerancia de las variables teóricas de salida del generador, entonces no existe claramente ninguna avería en el propio generador. En cambio, si las variables reales de salida del generador se desvían de las variables teóricas de salida del generador, entonces el generador está defectuoso y debe someterse a una verificación correspondiente.
Una ventana esencial del procedimiento de acuerdo con la invención para la supervisión automática del funcionamiento de un generador consiste en que el generador puede ser verificado de forma automática en todos los puntos de funcionamiento para su función perfecta. Los ensayos han mostrado que en algunas variables teóricas de salida del generador se pueden admitir márgenes de tolerancia muy grandes, sin poner en peligro la función del propio generador. De una manera correspondiente, incluso datos fuertemente oscilantes del funcionamiento del generador se pueden encontrar todavía en el margen admisible, en el que el generador, de acuerdo con el modo de proceder empleado hasta ahora, ya hubiera sido sometido a una verificación. De acuerdo con ello, en muchos casos, en virtud del procedimiento de acuerdo con la invención, se puede prescindir de un análisis de los datos modificados de funcionamiento de un generador a través de expertos correspondientes, con lo que se ahorran tiempo y costes.
Además, la presente invención se refiere a un sistema para la supervisión automática del funcionamiento de un generador, que se puede utilizar durante la realización del procedimiento de acuerdo con la invención. El sistema comprende sensores para la detección de variables de entrada del generador, una unidad de cálculo, que está instalada de tal forma que sobre la base de variables de entrada de generador detectadas por medio de los sensores, se pueden calcular variables teóricas de salida del generador, sensores para la detección de las variables reales de salida del generador, una unidad de comparación, que está instalada de tal forma que se comparan las variables reales detectadas con las variables teóricas calculadas de salida del generador, y una unidad de evaluación para la evaluación de los resultados de la comparación. Con preferencia, la unidad de cálculo, la unidad de comparación y la unidad de evaluación están configuradas en una sola pieza, por ejemplo en forma de una PC convencional, que comprende un programa de cálculo, comparación y evaluación correspondiente.
A continuación se describe con más exactitud una configuración ejemplar de la presente invención con referencia al dibujo adjunto, que muestra de forma esquemática una configuración ejemplar del sistema de acuerdo con la invención.
El sistema 10 presenta un generador 12, una unidad de cálculo 14, una unidad de comparación 16 y una unidad de evaluación 18. El generador 12 comprende, lo que no se representa en detalle en el dibujo, una parte maciza estacionaria, el estator, que representa en principio una bobina de inducción grande con núcleo de hierro, un rotor retenido sobre un árbol de rotor así como dos bloques de cojinete, que sirven como cojinetes para el árbol del rotor. Al rotor se alimenta potencia mecánica a través de un motor de combustión tampoco representado, con lo que se lleva el rotor previsto dentro del estator a un número de revoluciones de funcionamiento predeterminado. El generador 12 está configurado como generador asíncrono y comprende un rotor de jaula. En cada fase del arrollamiento del estator de tres polos se genera por inducción una tensión alterna. A través del desplazamiento de las bobinas del estator alrededor de 120º, respectivamente, se genera una corriente trifásica a través del rotor que gira en el estator.
En el generador 12 entran las variables de entrada del generador, que se representan de forma agrupada como flecha provista con el número de referencia 20. En estas variables de entrada se trata de valores de funcionamiento del generador, que definen las condiciones marginales, en las que funciona el generador. En el presente caso, las variables de entrada del generador 20 comprenden la tensión del estator, la corriente del estator, la frecuencia de la red, la temperatura del arrollamiento del estator, la temperatura de entrada del agua de refrigeración y la temperatura de entrada del aceite de obturación. Estas variables de entrada del generador 20 son detectadas a través de sensores adecuados, en los que las variables de entrada del generador calculadas se representan agrupadas por medio de la flecha provista con el número de referencia 22. Las variables de entrada del generador detectadas 22 son alimentadas a la unidad de cálculo 14. En la unidad de cálculo 14 se calculan con la ayuda de un programa de ordenador adecuado las variables teóricas de salida del generador sobre la base de las variables de entrada del generador detectadas 22, de manera que las variables teóricas de salida del generador calculadas se representan agrupadas en el dibujo a través de la flecha provista con el número de referencia 24. En las variables teóricas de salida del generador calculadas en el presente caso se trata de la temperatura teórica del arrollamiento del estator, las temperaturas teóricas de los cojinetes, las amplitudes teóricas de la oscilación del árbol y las amplitudes teóricas de la oscilación de la cabeza del arrollamiento. El software a utiliza en la unidad de cálculo 14 para el cálculo de los valores teóricos de salida del generador describe los enlaces entre las variables de entrada del generador y las variables de salida del generador. Los enlaces se pueden calcular o bien a través de consideraciones teóricas o a través de mediciones. Para la creación de los enlaces se varían, por ejemplo, en un generador intacto las variables de entrada y se observan las variables de salida. De esta manera se pueden calcular para cada combinación de variables de entrada del generador márgenes de tolerancia de las variables teóricas de salida del generador, en las que se puede establecer que no existe ninguna avería en el generador 12.
Las variables de salida del generador, que se representan a través de la flecha designada con el número de referencia 26, se pueden detectar en el generador 12 a través de sensores correspondientes. Las variables reales de salida del generador detectadas de esta manera se representan en el dibujo a través de la flecha designada con el número de referencia 28. Por las variables de salida del generador deben entenderse aquí los valores de funcionamiento del generador, que describen cargas de los componentes del generador, que pueden conducir, dado el caso, a una avería del generador 12. En las variables reales de salida del generador 28 detectadas en el presente caso se trata de la temperatura real del arrollamiento del estator, las temperaturas reales de los cojinetes, las amplitudes reales de la oscilación del árbol y las amplitudes reales de la oscilación de la cabeza del arrollamiento.
Tanto las variables teóricas de salida del generador calculadas 24 como también las variables reales de salida del generador detectadas 28 son alimentadas a la unidad de comparación 16 y son comparadas entre sí en esta unidad. El resultado de la comparación, que se representa a través de la flecha designada con el número de referencia 30, es conducido entonces a la unidad de evaluación 18, en la que se establece si la diferencia entre las variables reales de salida del generador detectadas 28 y las variables teóricas de salida del generador calculadas 24 se encuentra todavía dentro del margen de tolerancia definido. Si éste es el caso, entonces no existe ninguna avería en el generador 12, de manera que se puede proseguir sin problemas el funcionamiento del generador 12. En cambio, si las variables reales de salida del generador detectadas 28 no corresponden con las variables teóricas de salida del generador calculadas 24, entonces se puede partir de que el generador 12 está dañado de alguna manera, de manera que es enviado para una verificación del generador.
La unidad de cálculo 14, la unidad de comparación 16 y la unidad de evaluación 18 se representan en el dibujo, para una mejor comprensión, como unidades independientes entre sí. Naturalmente, es posible integrarlas en una unidad común.
Debería estar claro que la configuración del sistema de acuerdo con la invención 10, representado a modo de ejemplo en el dibujo, así como el procedimiento de acuerdo con la invención explicado con la ayuda de este sistema 10 ejemplar no son limitativos. En su lugar, son posibles modificaciones y variaciones, sin abandonar el alcance de protección de la presente invención, que se define a través de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (7)

1. Un procedimiento para la supervisión automática del funcionamiento de un generador, que presenta las siguientes etapas:
-
detección de variables de entrada del generador,
-
cálculo de variables teóricas de salida del generador (24), sobre la base de las variables de entrada del generador detectadas (22) con la ayuda de enlaces entre las variables de entrada del generador y las variables de salida del generador, en el que los enlaces se calculan a través de consideraciones teóricas o a través de mediciones,
-
creación de enlaces a través de la variación de las variables de entrada y observación de las variables de salida en un generador intacto (12),
-
detección de las variables reales de salida del generador (28),
-
comparación de las variables reales detectadas con las variables teóricas calculadas (24) de salida del generador y
-
evaluación de los resultados de la comparación.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las variables de entrada del generador comprenden la tensión del estator y/o la corriente del estator y/o la frecuencia de la red y/o las temperaturas del arrollamiento del estator y/o la temperatura del agua de refrigeración y/o la temperatura de entrada del aceite de obturación.
3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que las variables de salida del generador comprenden las temperaturas del arrollamiento del estator y/o las temperaturas de los cojinetes y/o las amplitudes de la oscilación del árbol y/o las amplitudes de la oscilación de la cabeza del arrollamiento.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el cálculo de las variables teóricas de salida del generadores realiza con la ayuda de un software adecuado.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que las variables teóricas de salida del generador presentan, al menos en parte, un margen de tolerancia.
6. Sistema para la supervisión automática del funcionamiento de un generador, con
-
sensores para la detección de variables de entrada del generador (22),
-
una unidad de cálculo (14), que está instalada de tal forma que sobre la base de las variables de entrada del generador (22) detectadas por medio de sensores, se calculan variables teóricas de salida del generador (24), en el que las variables teóricas de salida del generador (24) son calculadas con la ayuda de enlaces, en el que los enlaces son calculados a través de consideraciones teóricas o a través de mediciones, en el que los enlaces son creados a través de variación de las variables de entrada y la observación de las variables de salida en el generador intacto (12),
-
sensores para la detección de las variables reales de salida del generador (28),
-
una unidad de comparación (16), que está instalada de tal forma que se comparan las variables reales detectadas con las variables teóricas calculadas de salida del generador (24), y
-
una unidad de valuación (18) para la evaluación de los resultados de la comparación.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Sistema de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la unidad de cálculo y la unidad de evaluación están configuradas en una sola pieza.
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