AC-734 – NORMAS PARA ENSAIOS DE COMPONENTES DE TURBINA A GÁS -

1. AC-734 – NORMAS PARA ENSAIOS DE COMPONENTES DE TURBINA A GÁS - Prof.(a) Cristiane Martins Instituto Tecnológico de Aeronáutica Divisão de Eng. Aeronáutica / Dept. de Propulsão 11/2010

2. Acesse para baixar os arquivos de aulasftp://161.24.15.247/Cristiane/

3. Descrição do curso Conhecimento geral de padrões os quais definem critérios e diretrizes para seleção de equipamentos mecânicos. Padrões são utilizados para otimizar trabalhos conceituais, preliminares e detalhes de projeto bem como verificação da seleção e tamanho de equipamento antes da compra.

4. Gas Turbine: Introdução e Resumo Técnico Evaluation Guidelines

5. TURBINAS A GÁS • Componentes e Partes • Turbinas a gás estacionárias • Turbinas a gás aeronáuticas • Turbinas a gás O&G

6. Combinação do eixo, compressor e turbina é chamado de turbomáquina.

8. Componentes e Partes da Turbina a Gás

9. Turbina a Gás Estacionária

10. STG-700 (29 MW, Siemens) • Equivalent Operating Hours (EOH), baseada no tipo de combustível, carga e ciclos. Inspeção com boroscópio é feita a cada 10.000 EOH (turbina estacionária)

11. The SGT-300 Industrial Gas Turbine for Power Generation (ISO) 7.90MW(e) The SGT-300 is available with a Dry Low Emissions (DLE) combustion system, providing extremely low NOx levels with gas and liquid fuels and a full dual fuel capability. The SGT-300 design is uniquely simple, employing a single twin bearing rotor with heavy duty casings. This allows full site maintenance to be carried out. The generator set package is very compact, providing a small footprint and a high power-to-weight ratio. The single-shaft configuration provides excellent load acceptance and rejection characteristics, allowing robust and reliable operation in all applications. SGT-800 Industrial Gas Turbine – 45MW The SGT-800 combines reliable, robust industrial design with the high efficiency and low emission levels of the latest turbine technology. It allows you to implement rapid, low-cost solutions for combined heat and power production. Moreover, it's environmentally sound, compact and easy to install. Designed for continuous, heavy-duty operation, the SGT-800 is the obvious choice where reliability, environmental concerns and low life-cycle costs are key factors. In combined cycle installations, this turbine affords very competitive life-cycle costs. It also offers high efficiency in simple cycle operation. And its powerful heat production capability in cogeneration installations makes it the ideal choice for the process industry. SIEMENS POWER GENERATION: ORLANDO

12. LAND-BASED POWER GENERATION

13. LARGEST GAS TURBINE ENGINE: SGT5-8000H • Power 340 MW • Extrapolated mass flow based on SGT100-SGT1000 series: 900 kg/s • Average of SGT100-SGT1000, Assume pc: 15 • Assumed tc (isentropic, g=1.35): 2 • 24 burners (consistent with SGT5-series) • Combustor total CFM: 216,000 http://www.powergeneration.siemens.com/en/products/gasturbinesseries/largescale/sgt5_8000h/index.cfm

14. Turbinas a gás para aplicação aeronáutica • turbojato • turbofan • turboprop

15. JATOS MILITARES:TURBOJET OU LOW-BYPASS RATIO TURBOFAN Extreme Temperature Environment Compressor Combustor Turbine Afterburner

16. MOTORES MILITARES: P&W F119

17. EXAMPLE OF COMMERCIAL ENGINE: HIGH BYPASS RATIO TURBOFAN • Excelente website para ver componentes : http://www.geae.com/

18. TURBOFAN ENGINES Bypass Air Core Air Bypass Ratio, B, a: Ratio of by pass air flow rate to core flow rate Example: Bypass ratio of 6:1 significa que o volume de ar escoando através do fan e nucleo de bypass do motor é seis vezes o volume do ar através do núcleo.

19. Esquema de um motor turboprop

20. GE 90 FAMILY: MOST POWERFUL ENGINES IN WORLD • GE Aircraft Engines was specified by Boeing to develop a 115,000 pound-thrust GE90 derivative engine for all longer-range 777-200LR and -300ER derivatives. • Derivative engine represents the successful culmination of GE's strategy in the early 1990s to build a new centerline engine for the Boeing 777 family. Since its initial testing, the GE90-115B has set numerous aviation records including reaching a sustained record 122,965 lbs. of thrust during initial ground testing at GE's outdoor test facility

21. GE 90-115B Compressor Tubeira Fan Turbina Combustor Inlet

22. TENDÊNCIAS A MOTORES ENORMES 1995: Boeing 777, FAA Certified 1958: Boeing 707, United States' first commercial jet airliner Similar to PWJT4A: T=17,000 lbf, a ~ 1 PW4000-112: T=100,000 lbf , a ~ 6

23. QUÃO GRANDE É O MOTOR DO 777-300? 11 ft 7 in (3.53 m) 11 ft 3 in (3.43 m) Maior e mais potente turbofan já construído (11 ft 3 in (3.43 m) em diâmetro) Neste caso, cabine do 737 é apenas 3% mais larga do que o motor 777

24. MOTORES COMMERCIAIS E MILITARES (APPROX. SAME THRUST, APPROX. CORRECT RELATIVE SIZES) GE CFM56 for Boeing 737 T~30,000 lbf, a ~ 5 P&W 119 for F- 22, T~35,000 lbf, a ~ 0.3

25. Commercial PW4000 Combustor Military F119-100 Afterburner

26. 2 SPOOL DEVICE: PW2000 Low Pressure Compressor (wlow) High Pressure Compressor (whigh)

27. P&W / G.E. GP7000 FAMILY

28. P&W / G.E. GP7000 DETALHES E ESPECIFICAÇÕES • Esforços entre a Pratt & Whitney e General Electric • GP7000 é derivada de um dos maiores sucessos em programas de aviação da história (famílias GE90 e PW4000) • Mais de 250 milhões de horas de desempenho • Construída no núcleo GE90 e PW4000 baixo spool, mas com novas tecnologias • Melhor da tecnologia GE Aircraft Engines e Pratt & Whitney • Two-spool manutenção simples e confiável • Melhor capacidade carga paga, desempenho e retenção de desempenho. • Menor ruído e baixas emissões nesta classe. • Características do Motor • Fan tip diameter: 116 in (2.94 m) • Length, flange to flange: 187 in (4.7 m) • Takeoff thrust: 70,000 lb (311 kN) • Bypass ratio: 8.7

29. WORLD’S LARGEST PASSENGER AIRLINER: A380-800 A380-800 Wing span 79.8m (261ft 10in), length 73m (239ft 6in). Height 24,1 m (79ft 1in)

31. Comparação

32. Chart Conversion

33. Turbinas a gás para aplicação O&G

34. O&G APLICAÇÕES • Qual a diferença das Turbinas O&G de outras aplicações? • Oil & Gas • Acessibilidade / Confiabilidade • Robustez • Alta razão potência / peso • Eficiência não muito crítica

35. Turbinas para geração de potência elétrica • Custo da eletricidade • Eficiência • Custo de Operação e Manutenção

36. Conclusão • Produtos de Turbinas a Gás diferentes para cada mercado

37. Devido a diferenças no mercado, clientes de oil & gas muitas vezes insistem em concordância com códigos API, estando dispostos a aceitar o maior custo resultante do pacote da turbomáquina.

38. Introdução a turbinas a gás com aplicação óleo/gás • definição óleo / gás • turbinas a gás e componentes • instrumentação • layout da estação de compressão • turbinas a gás offshore • considerações de combustível

39. Códigos e padrões • porque padronizar • padrões relevantes • filosofia API • API data sheet • review API 616 • API 670 e 614

40. O&G definição • óleo crú – óleo não processado proveniente de poço • gás associado – gás natural retirado do poço junto com o óleo crú (razão óleo-gas)

41. OIL & GAS • Aplicações na indústria do óleo e gás exigem equipamento para: • compressão • bombeamento • geração de eletricidade

42. Estas aplicações são geralmente divididas em três áreas da produção de óleo para venda de produto refinado • upstream • midstream • downstream

43. Upstream • Refere-se a produção de óleo e gás e processos associados

44. Midstream • refere-se a processo de transporte de óleo e gás

45. Downstream • Refinamento e distribuição dos produtos de óleo e gás

46. Upstream • Self-generation – geração de energia para necessidades de campos de óleo e plataformas • Enhanced oil recovery (EOR) – tecnologias avançadas para recuperação de óleo • Gas Lift – injeção de gás para retirar óleo RED – processo que envolve turbina a gás

47. Upstream (cont) • Waterflood – injeção de água no reservatório para aumentar a pressão e melhorar a produção • gas reinjection – reinjeção de gás natural no reservatório para aumentar a pressão

48. Upstream (cont) • Export Compression – acréscimo inicial da pressão de gás natural do campo para a tubulação • Gas gatherning – coleta de gás natural de múltiplos poços

49. Upstream (cont) • Gas plant and gas boost – processamento do gás para tubulação com qualidade (remoção do enxofre, água e CO2) • Gas storage/withdrawal – injeção de gás no subsolo para uso posterior: estocagem no verão, uso no inverno

50. Midstream • Pipeline compression – estação de compressão da tubulação para gás natural bombeado – tipicamente de 800 a 1200 psi • Oil pipeline pumping – bombeamento de óleo crú ou refinado