OTIMIZAÇÃO DO CICLO DE MANUTENÇÃO/LAVAGEM DE TURBINAS UTILIZANDO SÉRIES TEMPORAIS DE VARIÁVEIS DE PROCESSO

Abstract

A necessidade de garantir a disponibilidade do fornecimento de energia na malha elétrica no Brasil nos períodos de seca dos reservatórios das hidrelétricas para evitar apagões como o ocorrido em meados de 2001 promoveu a disseminação de formas alternativas de geração de energia, entre elas as unidades termelétricas, com a implantação de vários parques geradores no território nacional. Devido à crescente disponibilidade de gás natural no país houve uma maior tendência a instalação de usinas termelétricas que utiliza turbinas movidas a gás natural. Durante o ciclo de operação da turbina a gás, partículas de fumaça, sal, poeira e óleo aderem à superfície dos aerofólios do compressor alterando a rugosidade e forma dos mesmos. Esse processo é chamado de fouling (incrustantes) e produz uma queda de desempenho total da turbina ao longo to tempo. O desempenho inicíal de geração é restaurado pela lavagem periódica do compressor da turbina a gás. A interrupção da operação da turbina para a lavagem implica em interrupção da produção e é realizada periodicamente. Entretanto, as condições ambientais podem ifluir na formação do fouling resultando em uma equação de degradação que varia no tempo. Este trabalho visou obter equações que representem a degradação da eficiência energética da turbina devido ao fouling de forma a prever o melhor momento para parada e lavagem do compressor. A análise de algumas variáveis operacionais que relacionam potência energética produzida versus vazão de gás natural na turbina termelétrica sugerem uma tendência linear decrescente o que foi verificado experimentalmente utilizando-se séries temporais obtidas na operação das turbinas termelétricas escolhidas como campo de pesquisa. Também foi observada uma forte correlação entre a potência energética produzida e a temperatura do ar atmosférico. As séries de dados foram condicionadas quanto à outliers, lacunas e ruídos de alta frequência e corrigidas dos efeitos sazonais da temperaura ambiente. Valores de previsão para períodos de operação foram então calculados para as turbinas de teste. Os resultados conduzem à conclusão de que as turbinas estudadas poderiam ter seus ciclos de operação estendidos, o que resultaria em maior produção de energia e menor custo com lavagens. Além disso, conclui-se que as turbinas possuem eficiências diferentes conduzindo a ciclos de operações diferentes. Finalmente, foi calculada a energia total gerada considerando os novos ciclos previstos, obtendo-se ganhos de até 5% no ano.