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https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2510| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Análise do comportamento dinâmico de turbogeradores a gás operando em sistema isolado |
| Autor(es): | ANDRADE, André Luiz de Souza |
| Primeiro Orientador: | VENTURINI, Osvaldo José |
| metadata.dc.contributor.advisor-co1: | COBAS, Vladimir Rafael Melian |
| Resumo: | 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. |
| Abstract: | Gas turbines are widely used as primary drives in the transport, mechanical drive and electricity generation sectors. The operational profile of these machines is becoming more dynamic and flexible, due to the continuous search for expansion of its operational envelope. Aeroderivative gas turbines, such as the turbine in the case study of this work, are used for numerous purposes such as pump drives, compressors and as well as electrical energy generation. The model developed in this work aimed to evaluate a new electric power generation topology for an FPSO (Floating Production Storage and Offloading) that traditionally uses gas turbogenerators operating in parallel, not which the main purpose was to study the behavior of a synchronous generator and an induction generator operating in parallel. The work presents a computational model of 30.7 MW aeroderivative turbogenerators driving generators, which was developed using a library integrated to Matlab / Simulink called TMATS, developed by NASA's Glenn Research Center. The developed model was evaluated under steady state conditions for validation and calibration purposes, the parameter with the lowest precision for this condition of obtaining obtained a relative error of 0.94%. Then the model was subjected to different load changes to evaluate the machine's dynamic behavior under different environmental conditions. Data from manufacturers' manuals and field operations data were used to validate the model, which showed good accuracy to simulate the behavior of the turbogenerator when activated synchronous electric generators affected a higher relative error of 0.77%. Then, the dynamic behavior of two turbogenerators operating in parallel was evaluated when subjected to typical operating conditions of an isolated FPSO system, where one of the turbogenerators drives a synchronous generator and another induction generator. The proposed arrangement presents stable results when the synchronous generator absorbs all the load demand and the induction generator is kept at full load. |
| Palavras-chave: | Modelagem dinâmica Turbinas a gás Sistema isolado FPSO |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::ENGENHARIA TÉRMICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Itajubá |
| Sigla da Instituição: | UNIFEI |
| metadata.dc.publisher.department: | IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2510 |
| Data do documento: | 16-Ago-2021 |
| Aparece nas coleções: | Dissertações |
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