Análise do comportamento dinâmico de turbogeradores a gás operando em sistema isolado

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: ANDRADE, André Luiz de Souza
• Orientador(a): VENTURINI, Osvaldo José
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica
• Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Modelagem dinâmica; Turbinas a gás; Sistema isolado; FPSO
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::ENGENHARIA TÉRMICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2510

Turbinas a gás são amplamente utilizadas como acionadores primários nos setores de transporte, acionamento mecânico e geração de eletricidade. O perfil operacional destas máquinas vem se tornando mais dinâmico e flexível, devido à busca contínua da expansão de seu envelope operacional. Turbinas a gás aeroderivativas, como é o caso da turbina do estudo de caso deste trabalho, são utilizadas para inúmeros propósitos como acionadoras de bombas, compressores e bem como geração de energia elétrica. O modelo desenvolvido neste trabalho teve como intuito avaliar uma nova topologia de geração de energia elétrica para uma FPSO - Unidade Flutuante de Produção, Armazenamento e Transferência de Petróleo - e gás que tradicionalmente utiliza múltiplos turbogeradores a gás operando em paralelo, no qual o principal propósito foi estudar o comportamento de um gerador síncrono e um gerador de indução operando paralelamente. O trabalho apresenta um modelo computacional de turbogeradores aeroderivativos de 30,7 MW acionando geradores, o qual foi desenvolvido utilizando uma biblioteca integrada ao Matlab/Simulink chamada T-MATS, desenvolvida pelo NASA’s Glenn Research Center. O modelo desenvolvido foi primeiramente avaliado em condições de regime permanente para fins de validação e calibração, o parâmetro de menor precisão para esta condição de operação obteve um erro relativo de 0,94%. Então o modelo foi submetido a diferentes mudanças de carga para avaliação do comportamento dinâmico da máquina em diferentes condições ambientes. Foram utilizados dados de manuais do fabricantes e dados de operações de campo para validação do modelo, o qual apresentou boa precisão para simular o comportamento do turbogerador quando acionando geradores elétricos síncronos, apresentando um maior erro relativo de 0,77%. Em seguida avaliou-se o comportamento dinâmico de dois turbogeradores operando em paralelo quando sujeitos a condições de operação típicas de um sistema isolado de uma FPSO, sendo que um dos turbogeradores aciona um gerador síncrono e o outro um gerador de indução. Esta nova configuração apresentou resultados estáveis quando gerador síncrono absorve toda a demanda de carga e o gerador de indução é mantido a plena carga.