Aplicação de controle preditivo não linear multivariável com otimizador à operação transiente de turbina a gás

• Autor(a) principal: Pires, Thiago da Silva
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/6003
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::DINAMICA DOS GASES; Controle preditivo; Turbinas a gás; Análise não linear de estruturas

Aplica e investiga uma estratégia de controle preditivo não linear multivariável como um meio de evitar a operação insegura ou inadequada de uma turbina a gás. Nesta pesquisa, o controlador é utilizado para manter a velocidade de rotação constante correspondente à frequência do sistema elétrico, quando das variações de carga. Adicionalmente, caso a turbina opere em ciclo combinado, a temperatura na descarga da turbina deve ser mantida no valor ajustado, a fim de preservar a qualidade do vapor gerado. O controle é obtido pela manipulação da vazão de combustível na câmara de combustão e do posicionamento das pás diretoras móveis do compressor. O comportamento dinâmico não linear de uma turbina a gás com configuração industrial é modelado com auxílio de um simulador de processos especialista, o qual resolve as equações de conservação de massa e energia, de estado e da dinâmica de eixo, sendo dispensável a obtenção dos modelos físico e termodinâmico de forma explícita. Além do controle de rotação e de temperatura, o controlador é aplicado como otimizador da vazão mássica de combustível fornecida à câmara de combustão e do nível de emissões de poluentes. O processo de otimização intrínseco à estratégia de controle preditivo é solucionado e verificado através da implementação de três algoritmos evolucionários e um de busca direta. A estratégia de controle proposta é aplicada com sucesso à operação da turbina a gás simulada para cenários de rejeição de carga e cumpre o seu objetivo na redução do consumo de combustível e de emissões de poluentes.