Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:51:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1
261998.pdf: 2569972 bytes, checksum: 9a47119fedcfdfc20346edf4f85d0679 (MD5) / Introdutoriamente este trabalho apresenta um contexto a respeito do projeto de usinas hidrelétricas, dando ênfase aos seus componentes, como conduto forçado e duto de descarga da turbina, turbina, gerador, sistema distribuidor e sistema regulador de velocidade, o qual é composto pelos sistemas de alimentação e atuação óleo hidráulico e de controle elétrico-eletrônico. Estes componentes são expostos os fenômenos físicos que podem ocorrer durante o funcionamento da usina hidrelétrica e que devem ser previstos pelo projeto. Após apresentar os detalhes de projeto dos componentes, inserem-se conceitos a respeito da modelagem e simulação em projeto, vinculados às abordagens via fluxo de sinal, muito utilizada pela teoria de controle, e via fluxo de potência, baseada na teoria de Bond-graphs e indicada na modelagem de sistemas mecânicos complexos. O objetivo deste trabalho é modelar um regulador de velocidade para usina hidrelétrica utilizando a modelagem via fluxo de potência, apresentando assim a sua vantagem comparada à modelagem via fluxo de sinal, atualmente utilizada. Para isso, construiu-se os modelos dos componentes usando o software AMESim®, que utiliza o fluxo de potência para modelar e simular sistemas dinâmicos. Os componentes são então modelados e parametrizados, conforme as suas condições e características de uso. Para a simulação, utilizou-se de três ensaios típicos de comissionamento a fim de validar o modelo. Os mesmos ensaios foram realizados no sistema físico usado para validação teórico-experimental. O diferencial deste trabalho, em relação a outros que utilizam fluxo de sinal, está nos resultados do modelo que expõe além das variáveis de saídas dos componentes, as variáveis de estado do mesmo. Além disso, esta comparação entre os resultados do sistema físico e do modelo permite aperfeiçoar tanto os modelos como os parâmetros utilizados e conseqüentemente os resultados obtidos. O trabalho conclui que o modelo construído foi validado e pode ser usado na etapa de análise de concepção de projeto de uma usina hidrelétrica, desde que devidamente parametrizado. Com isso, o modelo utilizado pelo projetista apresenta um maior número de variáveis para avaliação na fase de tomadas de decisão do projeto de uma usina hidrelétrica e do seu regulador de velocidade.
This work presents the context related to the design of hydroelectric plants, emphasizing their components, such as penstock, draft tube, turbine, generator, distributor and governing systems, composed of fluid power and control systems. These components are exposed to physical phenomena that may occur during operation of the hydroelectric plant and that should be evaluated during the design phase. After presenting the details of the components, the work introduces the modeling and simulation concepts, related to signal flow, widely used by the theory of control, and to the power flow approaches, based on the theory of Bond-graphs and more adequate to model complex mechanical systems. The aim of this work is to build a model of governing system for hydroelectric power plant using the power flow approach, to show its advantage compared to modeling using signal flow approach, which is currently used by the industry. In order to do that, the component models were developed in the software AMESim®, which applies the power flow approach to model dynamic systems. The components parameters are defined according to their conditions and characteristics of use. In simulation, three typical commissioning tests were used to validate the model. The same tests were carried out on the real system that was used for experimental validation. The main point of this work, when compared to others that use signal approach, is that the model provides results besides the common outputs, i.e. the model gives access to the system state variables. Indeed, this comparison between the results of the physical system and the model can be used to improve the models as well as their parameters and therefore the results obtained. In doing so, this work concludes that the model built and validated could be used in the analysis stage of design of a hydroelectric power plant, if the adequate parameters are set. Hence, the model used by the designer presents a great number of variables to facilitate the decision-making phase of the design of hydroelectric power plant and its governing system.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/91434 |
| Date | January 2008 |
| Creators | Mazzorana, Rafael Hilário Fonseca |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Silva, Jonny Carlos da |
| Publisher | Florianópolis, SC |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | xxi, 140 f.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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