Método para optimizar la planificación de los lavados “off-line” en compresores de turbinas de gas

Résumé

El objetivo principal de esta tesis es el desarrollo de un procedimiento que permita determinar la conveniencia de realizar lavados off-line en los compresores de las turbinas de gas, con independencia del tecnólogo. La necesidad de realizar lavados off-line se debe al ensuciamiento de los compresores provocado por las deposiciones de partículas en los álabes, las cuales los filtros de entrada no consiguen retener. El procedimiento desarrollado tiene una base económica que relaciona las pérdidas en prestaciones que se consideran causadas por el ensuciamiento con el sobrecoste que esas pérdidas provocan la central eléctrica en la que funcionan las turbinas de gas. Se han realizado estudios en cuatro turbinas de gas instaladas en dos centrales térmicas de ciclo combinado 2x1, analizando la variación con el tiempo de diferentes parámetros del conjunto de la turbina. Durante este trabajo también surge la necesidad de realizar un estudio individual del compresor, aislándolo del resto de la turbina de gas. Para ello se desarrolló un método basado en análisis estadísticos que permite obtener factores de corrección ambientales. Los resultados obtenidos demuestran que con el tiempo hay una disminución del rendimiento del compresor en torno al 1.5% tras funcionar 2000 horas a plena carga. La recuperación de rendimiento media registrada en los lavados off-line es del 99,7%. No obstante existen ciertas diferencias entre lavados que hacen suponer que no todos son igual de efectivos o que se realizaron pensando que había problemas de ensuciamiento cuando en realidad no los hubo. Por último, se ha comprobado que la variación con el tiempo de la relación de compresión y del caudal de aire no ha sido tan elevada como se esperaba, existiendo recuperaciones irregulares tras los lavados. ABSTRACT The main goal of this thesis is to develop a method which allows scheduling off-line washings on gas turbine compressors, whoever the compressor’s manufacturer. The objective of off-line washings is to remove the fouling deposited on the compressor and thus, to restore the gas turbine efficiency. The method developed in this thesis has an economic base that links the loss of performance due to fouling and the over-cost that loss implies in the electrical facility in which the gas turbines are installed. Several studies have been done with four gas turbines installed within two 2x1 combined cycles 2x1, analysing the trend of different parameters. The study of the compressor isolate from the rest of components was necessary in order to analyse the effects of fouling without the influence of other effects that could affect the gas turbine efficiency. Thus, a method to yield correction factors was defined based on statistical analysis. The thesis results show that the isentropic compressor efficiency drops around 1.5 % after 2000 hours running at full load. The efficiency recuperation after performing an off-line washing is 99.7%. There are also some differences between washings that might suggest not every washing have the same effects or maybe, they were performed when the problem wasn’t fouling but other factors. Finally, it was checked that the variation of air flow and compression ratio is not as clear as some author reveal in their studies.