Mathematical modeling of a piping-separator system under flow regime with gaps and level control considered an error-quadratic algorithm.

Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2019-03-21T16:02:34Z No. of bitstreams: 1 AIRAM TERESA ZAGO ROMCY SAUSEN - TESE PPGEE 2009..pdf: 34448081 bytes, checksum: af339c1d8cd4f598456834d82aaeb199 (MD5)Made available in DSpace on 2019-03-21T16:02:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AIRAM TERESA ZAGO ROMCY SAUSEN - TESE PPGEE 2009..pdf: 34448081 bytes, checksum: af339c1d8cd4f598456834d82aaeb199 (MD5) Previous issue date: 2009-07-31Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um modelo dinâmico para um sistema tubulação-separador sob regime de fluxo com golfadas. O modelo possui 5 (cinco) equações diferenciais ordinárias não-lineares, sendo obtido através do acoplamento entre o modelo dinâmico simplificado de Stor^kaas para uma tubulação em condições de golfadas, e o modelo de um separador cilíndrico horizontal bifásico. Estratégias de controle com realimentação são consideradas atualmente uma solução promissora para manipular a golfada. Neste contexto, o novo modelo constitui um ambiente adequado para aplicação, através de simulações, de diferentes estratégias de controle com realimentação no problema da golfada em indústrias de petróleo. O modelo proposto possibilita que tais estratégias sejam aplicadas nas válvulas de saída de líquido e gás dos separadores de produção (ou seja, estudo das consequências da golfada), bem como na válvula no topo da tubulação ascendente, ou ainda em mais de uma válvula, simultaneamente, considerando o sistema de forma integrada (ou seja, investigação das causas da golfada). Neste trabalho também são estudadas as propriedades e aplicações de um controlador não-linear denominado controlador de erro-quadrático. Assim, é apresentado, através de teoremas, o desenvolvimento do cálculo de limites para o ganho não-linear deste controlador, fundamentado na teoria da estabilidade de Lyapunov. Em seguida, é examinado o efeito do uso do controlador de erro-quadrático nas estratégias de controle de nível fixo e de níveis variantes dentro de certos limites (controle por bandas) em um tanque sob golfadas.vNesse estudo, foi utilizado o modelo do sistema tubulação-separador desenvolvido. A partir da análise dos resultados das simulações realizadas, verificou-se que o modelo proposto representou de forma coerente o regime de fluxo com golfadas, podendo ser aplicado no estudo da redução dos efeitos das golfadas no tanque. Também foi verificado que a utilização do controlador de erro-quadrático juntamente com a estratégia de controle por bandas resultou em uma redução das oscilações do fluxo de saída quando comparado com o uso de um controlador proporcional-integral.This work presents the development of a dynamic model for a pipeline-separator system under slug flow. The model has 5 (five) nonlinear ordinary difierential equations, and has been obtained by coupling both the simplified dynamic model of Storkaas for a system pipeline, in conditions of slug flow, and a model for a bi-phase horizontal cylindrical separator. Currently, feedback control strategies are considered as a promising solution to handle the slug flow. In this context, the new model is an appropriate environment for simulated application of different feedback control strategies to the probíem of the slug in oil industries. The model proposed allows for applying such strategies to the oil or gas output valve separator (that is, to study of the effects of the slug) as well as to the top riser valve, or yet to more than valve símuítaneously, in the integrated system in other words (that is, to investigate the slug causes). Also this work studies the properties and applications of the nonlinear controller denominated error-squared controller. Based on the Lyapunov stability theory, theorems for computation of the limits of the controller nonlinear gain are presented. Next, the effects of using the error-squared controller with either the conventional levei control or the band control strategies are compared as appíied to a separator under slug flow. In these studies the dynamic model for a pipeline-separator was used. Analysis of simulation results shows that the model proposed is consistent in representing the flow regime with slug and that it can be satisíáctorily appíied to investigate the effects caused by the slug in the separator output flow. Also, it was verified that the use of the error-squared controller together with the band control strategy resulted in reduction of oscillations in the output flow, when compared to the use of PI controller