Documentación y procesos de puesta en marcha 2023 PDF

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2.1 UD02 0684. Operación y Documentación y procesos de mantenimiento de puesta en marcha. parques eólicos CFGS Técnico en energías renovables Profesor: Juan Antonio Terrones Ranz 2023 CPRI FLC Rev. Modificación Fecha Página Autor ÍNDICE 1. Fases de desarrollo y vida de un parque eólico................................................................ 1 2. Documentación necesaria para intervenir en aerogeneradores...................................... 2 3. Estados del controlador de la turbina.............................................................................. 4 4. Puesta en marcha............................................................................................................ 5 4.1. Normativa aplicable y criterios de inspección........................................................... 5 4.1.1. El arranque seguro............................................................................................. 6 4.1.2. La parada segura y la parada segura de emergencia.......................................... 7 4.1.3. La parada segura por sobre velocidad o la simulación representativa de ésta.. 7 4.1.4. Ensayo funcional del sistema de protección...................................................... 9 Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 1 de 18 CFGS Técnico en Energías Renovables 1. Fases de desarrollo y vida de un parque eólico. A lo largo de la vida útil de un parque eólico, en función del momento en el que se encuentre, se realizarán distintas tareas, de esta forma, debemos comprender primero que fases de desarrollo de un parque eólico para a partir de aquí poder definir los disintos procesos de intervención que se requerirán. 1. Instalación: Son todos aquellos procesos por los que se construye, se instala y se monta tanto los aerogeneradores como todas las infraestructuras asociadas a ellos. Este proceso finalizará tras la realización de una inspección de calidad del montaje además se incluyen la energización del parque y otras pruebas. 2. Puesta en marcha: Tras la instalación y comprobación de su correcto montaje se procede con la siguiente fase. En esta fase conocida en inglés como commissioning, supone la comprobación del funcionamiento del aerogenerador como paso previo a su explotación como planta generadora. De esta forma se deben realizar pruebas relacionadas con el correcto funcionamiento del aerogenerador y más especialmente con pruebas de seguridad e integridad del aerogenerador, así como de calidad de energía. 3. Operación o explotación: Se entiende por operación aquella fase en el que tras recibir el visto bueno por parte de industria para la puesta en marcha el parque eólico está habilitado para inyectar potencia a red y por tanto los aerogeneradores funcionarían en su régimen normal. Aquí todas las intervenciones serán de mantenimiento ya sea preventivo o correctivo. Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 2 de 18 CFGS Técnico en Energías Renovables 2. Documentación necesaria para intervenir en aerogeneradores. Continuación se describe toda aquella documentación que se emplea en mantenimiento. Para mejorar su compresión se recomienda revisar el anexo de este documento donde se muestran ejemplos de cada documento. Work Order (Orden de trabajo): Se trata de una hoja de trabajo a la que se le asigna un código específico para cada intervención. Sirve de hoja de control y registro de los trabajos realizados y todos los trabajos deben registrarse mediante una WO. En esta hoja deba contener, los técnicos intervinientes, la fecha y hora de parada así comola de puesta en marcha, una descripción clara y precisa de los trabajos realizados del proceso seguido y de los resultados obtenidos, un registro de las herramientas de precisión empleadas y su fecha de calibración y un registro de los materiales empleados. Checklist de trabajo: Se trata de un documento donde de forma simplificada nos ilustra sobre las tareas a realizar en una intervención. Funciona como hoja de referencia del proceso a seguir y como hoja de control de calidad de los trabajos, pero no como un manual o un procedimiento que nos aporta información sobre el funcionamiento o las características. Manuales: Indican una descripción del sistema en general y todos aquellos sistemas en particular que formen parte del aerogenerador. Este será el documento de referencia para consultar el funcionamiento y/o las características del aerogenerador y sus sistemas. Además, en función de o Instalación: Describirá las partes y proceso de ensamblaje, así como las características necesarias para el montaje e instalación del aerogenerador. o Puesta en marcha: Describirá los procesos y características de los sistemas sujetos a al proceso y la inspección de puesta en marcha Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 3 de 18 CFGS Técnico en Energías Renovables o Mantenimiento: Describirá los procesos uy características de los sistemas sujetos a los distintos mantenimientos. o Operación: Contendrá información del uso de aerogenerador y su manipulación propiamente dicha, es decir, como operar la turbina, como manejar el PLC y sus estados, así como los mandos y órdenes tanto en local como en remoto. o De elementos o partes del aerogenerador de fabricantes externos a la marca: Véase celdas de MT, Veletas y anemómetros, grupos hidráulicos, filtros y cualquier otra parte del aero que pertenezca a otro fabricante. Instrucciones de trabajo y procedimientos: Son documentos que describen las acciones paso a paso a realizar en una intervención. Pueden ser para procesos de instalación, puesta en marcha o mantenimiento. Se diferencia del manual en que este documento no describe los elementos y características, sino que describe los procesos y los pasos a seguir para la consecución de una tarea en particular, por ejemplo, cambiar un rodamiento, engrasar la corona o realizar un cambio de multiplicadora. Libro de registro o logbook: Se trata de un libro que debe estar situado al lado del controlador de la máquina. Debe existir en formato físico, esto es en papel. Se trata de un libro de registro que se debe rellenar en cada intervención. Debe incluir la fecha, la acción realizada, los técnicos intervinientes y la energía producida y el registro de horas que ha estado produciendo la máquina. A fin de cuentas, es un registro de las intervenciones realizadas en el aerogenerador. Este término también puede ser aplicado a un registro de alarmas digital de la turbina que se consulta en el controlador o de forma remota. Tablas resumen, diagramas de flujo, documento de main specification y esquemas eléctricos: Se trata de todos esos documentos que recoge resúmenes de información sobre características y especificaciones o de procesos y esquemas que no se pueden incluir en el resto de los documentos. De esta forma podemos encontrar tablas de Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 4 de 18 CFGS Técnico en Energías Renovables lubricación, especificaciones de instalación, diagramas de apriete entre otros y los esquemas multifilares de cada máquina, necesarios para las intervenciones. 3. Estados del controlador de la turbina. En las estrategias de control y accionamiento del PLC controlador de la turbina se hace necesario establecer unos estados determinados en función de las señales activas y los registros de los sensores en cada momento. En la siguiente tabla se resumen y se comenta brevemente cada estado. Véase que esta tabla pretende ilustrar brevemente los estados y se debe acudir a los manuales de operación de cada turbina y fabricante. Para comprender adecuadamente los distintos estados, fases y órdenes de una turbina específica. Estado Aviso del controlador Significado Parada Pause / Braked / Stopped Estado de reposo. En máquinas de paso variable existe la posibilidad de free Wheeling. En paso fijo se activa el freno del tren de potencia. Error Stop / Error / Warning Se ha producido un error. Pueden ser un error que lleve a la parada o simplemente un aviso y la máquina puede seguir funcionando. El PLC devuelve un código de error que describirá que tipo de error se ha producido. Normalmente en este estado se puede aplicar un reset remoto sin necesidad de atender la turbina en local. Emergencia Emergency stop / Emergency Se ha producido la parada de emergencia y la turbina debe ser revisada y rearmada en local. La parada de emergencia implica la activación de alguno de los protocolos de la línea de emergencia o se ha pulsado la seta de emergencia. Incluye alarmas sobre velocidad, vibraciones, fugas de la GBX o del grupo hidráulico, velocidades de viento peligrosas y cualquier otro parámetro que ponga en riesgo la integridad de la turbina o su funcionamiento seguro. En marcha Run / Generation mode / Faliure free / La turbina esta lista para producir o a acoplado a red. Checking wind direction Como se comenta en las tablas, existe la posibilidad de enviar a la máquina una orden de reset, esto es, enviar una orden al controlado para que reevalúe las entradas y salidas y actualice su estado si el error ya no está presente. Esta orden puede enviarse de forma Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 5 de 18 CFGS Técnico en Energías Renovables remota o de forma local. Por tanto, de lo anterior podemos comprender que existe una operación remota por medio de un sistema SCADA. Se debe entender que, como medida de seguridad para intervenir en máquina, esta operación remota debe ser anulada por medio de un estado propio del PLC que se debe activar en local por los técnicos intervinientes. Además, existe la posibilidad de que esta turbina pierda la comunicación con el sistema SCADA generando otro estado normalmente designado por NO COM. 4. Puesta en marcha. La puesta en marcha, como se ha comentado anteriormente es el proceso por el cual se testea y prueban distintas partes de la turbina con el fin de asegurar su correcto funcionamiento antes de certificar el parque eólico para inyectar potencia a red. De esta forma se establecen algunos parámetros reglamentarios que se deben revisar. 4.1. Normativa aplicable y criterios de inspección. En el caso de los aerogeneradores y parques eólicos la norma de referencia en la IEC 61400. Esta norma nos indica ciertos criterios de revisión en el proceso de puesta en marcha. D esta forma la norma nos indica que el fabricante/es del aerogenerador deben incluir, pero no limitarse a: El arranque seguro. La parada segura. La parada segura de emergencia. La parada segura por sobre-velocidad o la simulación representativa de ésta. Ensayo funcional del sistema de protección. Además, la normativa nos indica que, a la finalización, y tras el funcionamiento durante un periodo de rodaje recomendado o especificado por el fabricante, se deben completar las acciones específicas que puedan ser requeridas por el fabricante. Estas especificaciones al Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 6 de 18 CFGS Técnico en Energías Renovables menos deben incluir carga previa de los tensores de seguridad, el cambio de lubricantes y verificación del ajuste de parámetros y los componentes de control. Por otra parte dentro de la puesta en marcha se realizan pruebas de calidad de energía eléctrica tales como armónicos, compensación de reactiva, calidad de la señal de salida, caída de tensión y potencia de salida. La correcta consecución de todas estas pruebas en todos los aerogeneradores conllevaría la superación del conocido como Site aceptance test. Posteriormente, se realizarán test de cada máquina de su nivel acústico, su disponibilidad y su curva de potencia para compararlo con las especificaciones facilitadas por el fabricante. Esto se conoce como performance test. A continuación, se describen las comprobaciones básicas indicadas en le IEC61400 y mencionadas anteriormente. 4.1.1. El arranque seguro. En este punto se debe comprobar que el aerogenerador, al ser energizado, es decir tras una ausencia de tensión, realice el arranque de todos sus sistemas de forma adecuada y segura, es decir, que reciba todas las señales y no se hayan perdido los parámetros de control tras el corte de tensión o en su defecto, si se han perdido, la máquina entra en emergencia. A continuación, si no hay ningún fallo, se deja que el aerogenerador realice el proceso para acoplar a red y entrar a producir. En este punto se Comprueba que todos los sistemas y sensores están enviando información correcta al controlador y que este ajusta en función de los requerimientos ambientales. Además, en este punto se debe comprobar que el sistema eléctrico y los convertidores funcionan correctamente y actúan antes de que la máquina sobrepase la velocidad de cut in. De la misma forma se debe comprobar que la máquina desacopla al alcanzar la velocidad de cut out. Al menos se debe dejar a la máquina funcionar 200 horas en régimen de generación para comprobar la ausencia de fallos. Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 7 de 18 CFGS Técnico en Energías Renovables 4.1.2. La parada segura y la parada segura de emergencia. En este caso se comprueba si la máquina para adecuadamente ya sea por orden de un operador, por parada de emergencia o por manipulación del controlador. EN el caso de la parada de emergencia se debe diferenciar entre la parada por accionamiento de un pulsador de emergencia, por la cual el aerogenerador debe detenerse llevando el pitch a su posición de reposos y frenando completamente el tren de potencia. Sin embargo, en una parada por un error o por una orden de pausa el aerogenerador llevará el sistema de pitch a reposo, pero no accionará el sistema de freno del eje rápido permaneciendo la máquina en free Wheeling. Este último estado se establee para evitar dañar la multiplicadora al quedar los engranajes rozando en una misma posición y soportando la fuerza del eje lo que puede dañarlas. 4.1.3. La parada segura por sobre velocidad o la simulación representativa de ésta. Esta prueba es de obligado cumplimiento y como se verá más adelante se aplicará a lo largo de otras intervenciones periódicas como es el service. En este caso se trata de una comprobación de seguridad ya que la máquina debe entrar en modo emergencia si se superan unas ciertas RPM. Estar RPM están designadas por el fabricante del aerogenerador y debe estar detalladas tanto en el procedimiento de comprobación como en la documentación donde aparezcan los parámetros de control de la turbina. Existen dos formas de chequear esta función de seguridad, la primera consiste en llevar a la máquina de forma real por encima de su velocidad nominal sin que entre a funcionar el generador o el convertidor. Esta estrategia de comprobación suele estar integrada como una prueba automática del controlador. Véase el riesgo que entraña esta prueba ya que en caso de fallo del sistema de protección o de lectura de las RPM se esta poniendo en peligro tanto al personal como a la máquina y su posible colapso. Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 8 de 18 CFGS Técnico en Energías Renovables La otra estrategia consiste en simular la parada por sobre velocidad, para ello de nuevo existen dos métodos; el primero consiste en modificar el parámetro de RPM con el que se produce la alarma de sobre velocidad, es decir si el límite de la máquina es de 1600 RPM, para realizar esta prueba se modifica el parámetro en el controlador a 100 RPM y se libera, esta al alcanzar los 100 rpm debería entrar en modo de emergencia. De esta forma no existe riesgo de colapso ya que la máquina realizará la misma función sin poner en riesgo a la integridad de la estructura ni del equipo. Finalmente, como la simulación de sobre velocidad existe otro método que se emplea consiste en simular o modificar la lectura del sensor inductivo de velocidad del rotor o del eje rápido mediante pulsos electromagnéticos. Básicamente se emplea un electroimán en una tarjeta conectado a un pequeño controlador con un transformador. El controlado rse puede ajustar para que emita pulsos al electroimán a una frecuencia determinada. Entonces se debe desmontar el sensor inductivo y enfrentarlo al electroimán, de esta forma, el aerogenerador creerá estar leyendo unas RPM que en realidad están generadas mediante un electroimán y por tanto debería actuar la seguridad sin tener que exponer la máquina a una velocidad peligrosa. VOG tester a la izquierda y el sensor inductivo enfrentado a la placa del electroimán a la derecha. Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 9 de 18 CFGS Técnico en Energías Renovables 4.1.4. Ensayo funcional del sistema de protección. Este último test de obligado cumplimiento asegura la integridad estructural en caso de sobre vibración. Este sistema debe activar por los sensores de vibración de la nacelle antes de que se supere un nivel especificado por el fabricante y que pueda poner en riesgo de colapso todo el aerogenerador. Para ello el aerogenerador puede llevar acelerómetros u otros sensores de vibración o una bola de vibraciones que no es más que una bola de una masa determinada anclada a un final de carrera. Si se supera una determinada aceleración de la nacelle la bola se movería y se desplazaría de su asiento, produciendo así la activación del final de carrera. Para poder comprobar este sistema se debe someter a ciertas vibraciones a la máquina ya sea activando alternativamente el arranque de los motores del yaw con la máquina liberada o mediante la manipulación de pitch para producir desequilibrios. Estos procedimientos deben estar descritos en los manuales de cada aerogenerador. Ejemplo de vibration ball En este caso la activación de esta señal debe ser de primer orden, es decir, debe prevalecer por encima del resto de ordenes enviadas al controlador Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 1 de 6 CFGS Técnico en Energías Renovables ANEXO 1: DOCUMENTOS WORK ORDER: Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 2 de 6 CFGS Técnico en Energías Renovables Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 3 de 6 CFGS Técnico en Energías Renovables CHECKLIST Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 4 de 6 CFGS Técnico en Energías Renovables MANUAL DE MANTENIMIENTO Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 5 de 6 CFGS Técnico en Energías Renovables INSTRUCCIÓN DE TRABAJO O WORK INSTRUCTION Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA  OMPE Revisión Nº: 0 Edición Nº: 1 UD02 COD: 06840101 JTR Página 6 de 6 CFGS Técnico en Energías Renovables MAIN SPEC. Protocolos de emergencia Curso 23/24 ENA