ESTRATÉGIA DE CONTROLE DE TURBINA A GÁS

Após um período de baixa nas bacias hidrográficas, o Brasil investiu em novas fontes de geração de energia elétrica. O gás natural é um dos exemplos destas novas fontes de energia. Dentre as usinas usuárias deste combustível, existem aquelas que operam com turbinas a gás. Muitos estudos sobre modelagem de turbinas a gás, simulação de desempenho, diagnóstico e controle começaram devido a importância dessas usinas. Assim, torna-se necessário que estas usinas trabalhem com segurança e confiabilidade. Para garantir esta estabilidade, é necessário o desenvolvimento de um sistema de controle, capaz de realizar esta operação de geração de energia elétrica de forma satisfatória. O sistema de controle utilizado por estes equipamentos é o objeto de estudo deste trabalho. Neste trabalho, foi utilizado um modelo computacional de uma turbina a gás com duas características principais: um modelo computacional do sistema de controle, desenvolvido com base em uma nova metodologia de controle de turbina a gás, e um modelo termodinâmico existente de uma turbina a gás ligado à rede brasileira. O sistema de controle utiliza a temperatura de saída da turbina a gás (TET), como um fator de correção, para ajustar a temperatura da entrada da turbina (TIT). Esta temperatura (TIT) é utilizada como referência para o controle de fluxo de combustível injetado no interior da câmara de combustão. O modelo também controla o VIGV (pás diretoras móveis na entrada do compressor) através de uma curva utilizada no controle desta turbina a gás ligada à rede brasileira. O modelo computacional ainda apresenta um cálculo simplificado da composição molar dos gases de exaustão desta máquina térmica. Esta característica pode ser usada em combinação com um modelo de uma caldeira de recuperação de calor (HRSG), para simular uma condição de queima suplementar (duct burner), onde o principal objetivo é aumentar a potência produzida no ciclo. Os resultados da simulação foram comparados com os dados operacionais da usina brasileira.After a period of water shortage, Brazil invested in new sources of electricity generation. Natural gas is an example of these new energy sources. Among these plants, some operate with gas turbines. Many studies about gas turbine modeling, performance´s simulation, diagnosis and control have started due the importance of these power plants. Thus, it is necessary that these plants work safely and reliably. To ensure this stability, it is necessary to develop a control system capable of performing this operation for generating electricity in a satisfactory manner. Then, the control system used by this equipment becomes the objective of this study. In this work, a computational model of a gas turbine was used with two main features: a developed computational model of control system based on a new methodology of gas turbine control and an existing thermodynamic model of a gas turbine connected to the Brazilian grid. The control system uses the turbine exhaust temperature (TET) as a corrective factor to adjust the turbine inlet temperature (TIT). TIT was used as a setpoint to control the fuel flow injected inside the combustor. The model also controls the IGV (Inlet Guide Vanes) by a control curve used in control of a specific gas turbine. There is a simplified calculation of the molar composition of the exhaust gas. This feature could be used in combination with a model of a heat recovery steam generator (HRSG) to simulate a condition with duct burners where the main objective is increase the cycle power. The results of simulation were compared to the operational data from the Brazilian power plant