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

ANDRADE,  André Luiz de Souza

dc.creator	ANDRADE, André Luiz de Souza
dc.date.issued	2021-08-16
dc.identifier.uri	https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2510
dc.description.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.	pt_BR
dc.language	por	pt_BR
dc.publisher	Universidade Federal de Itajubá	pt_BR
dc.rights	Acesso Aberto	pt_BR
dc.subject	Modelagem dinâmica	pt_BR
dc.subject	Turbinas a gás	pt_BR
dc.subject	Sistema isolado	pt_BR
dc.subject	FPSO	pt_BR
dc.title	Análise do comportamento dinâmico de turbogeradores a gás operando em sistema isolado	pt_BR
dc.type	Dissertação	pt_BR
dc.date.available	2021-09-15
dc.date.available	2021-09-15T14:48:04Z
dc.date.accessioned	2021-09-15T14:48:04Z
dc.creator.Lattes	http://lattes.cnpq.br/4971216153509322	pt_BR
dc.contributor.advisor1	VENTURINI, Osvaldo José
dc.contributor.advisor1Lattes	http://lattes.cnpq.br/2975606575001382	pt_BR
dc.contributor.advisor-co1	COBAS, Vladimir Rafael Melian
dc.contributor.advisor-co1Lattes	http://lattes.cnpq.br/3077963106849610	pt_BR
dc.description.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.	pt_BR
dc.publisher.country	Brasil	pt_BR
dc.publisher.department	IEM - Instituto de Engenharia Mecânica	pt_BR
dc.publisher.program	Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica	pt_BR
dc.publisher.initials	UNIFEI	pt_BR
dc.subject.cnpq	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA::ENGENHARIA TÉRMICA	pt_BR
dc.relation.references	ANDRADE, André Luiz de Souza. Análise do comportamento dinâmico de turbogeradores a gás operando em sistema isolado. 2021. 157 f. Dissertação. (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2021.	pt_BR