Ingeniería de procesos

 

Modelado y simulación dinámica del aerocondensador de una central de ciclo combinado

 

Modeling and dynamic simulation of an air cooled steam condenser in a combined cycle power plant

 

R. Aguilar-Alderete*, F. Sánchez-Silva e I. Carvajal-Mariscal

 

Laboratorio de Ingeniería Térmica e Hidráulica Aplicada. SEPI ESIME Zacatenco, Instituto Politécnico Nacional, Av. Luis Enrique Erro S/N, CP 07738, México D.F. * Autor para la correspondencia. E-mail: raguilaralderete@gmail.com Tel. 57-29-60-00 +54783.

 

Recibido 1 de Julio, 2014;
Aceptado 1 de Octubre, 2015.

 

Resumen

En este artículo se analiza el comportamiento de un aerocondensador (AC) instalado en una central de ciclo combinado bajo distintas condiciones de operación y perturbaciones. El análisis se lleva a cabo usando una técnica de simulación dinámica, dividiendo al equipo en módulos y aplicando las leyes de conservación de masa y energía a cada uno de ellos, con lo cual se obtiene un conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias que se deben resolver simultaneamente. La solución se realizó para un módulo, implementando un modelo de simulación en el paquete Simulink. Algunos parámetros presentes en las ecuaciones fueron ajustados usando datos de la central operando en estado permanente.

Acoplando los módulos, se creó un programa integral para simular el comportamiento del aerocondensador bajo diferentes valores de temperatura del aire del medio ambiente, del flujo másico de vapor y del flujo másico de aire enviado por los ventiladores. También se simularon algunas perturbaciones para analizar el comportamiento dinámico del modelo. La respuesta del modelo fue comparada contra datos de operación de la planta con el fin de validarlo, se encontró que tiene mayor precisión para condiciones de operación cercanas a los valores de diseño y la respuesta dinámica del modelo es aceptable.

Palabras clave: modelado matemático, simulación dinámica, aerocondensador, simulink, ciclo combinado.

 

Abstract

The behavior of an air-cooled steam condenser (ACSC), installed in a Combined Cycle Gas Turbine (CCGT), has been analyzed under various operation conditions and disturbances in this paper. The analysis has been carried out by using a dynamic simulation technique, dividing the equipment in modules and applying conservation laws of mass and energy to each one. The solution of the resulting set of equations for one module was gotten by implementing a simulation model using a software named Sirnulink. Some parameters included in the set of equations were adjusted by using steady state data from the plant.

Coupling the modules, an integral program was created to simulate the ACSC's performance under different values of ambient air temperature, steam ma^ flow rate and cooling air mass flow rate. Some disturbances were also simulated to analyze the dynamic response of the model. Model response was compared versus power plant data as model validation. It was found it is more accurate for operation conditions close to the design values and its dynamic response is acceptable.

Keywords: mathematical modelling, dynamic simulation, air cooled steam condenser, simulink, combined cycle.

 

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Agradecimientos

Se agradece al CONACYT por la beca de doctorado nacional número 239235 y al personal de CFE de la Central de Ciclo Combinado San Lorenzo. Especialmente al Ingeniero Armando Buendía Zavala, jefe de instrumentación y control y a los ingenieros del área de operaciones, por la información y datos de operación de la planta otorgados.

 

Referencias

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