Dissertação
Análise de modelos termohidrodinâmicos para mancais de unidades geradoras Francis
Analysis of thermohydrodynamic models for the bearings of Francis hydropower units
Registro en:
Autor
Barbosa, Jéfferson Silva
Institución
Resumen
This work is dedicated to the computational modeling of the hydrodynamic bearings present in
a Francis hydropower unit. In order to represent the dynamic behavior of these bearings, a
thermohydrodynamic approach is used, in which the thermal effects due to the viscous friction
of the oil film are computed through the simultaneous solution of the Reynolds and energy
equations. Using simplifying hypotheses, the four hydrodynamic bearings of the hydropower
unit are analyzed, namely a combined thrust and guide tilting-pad bearing, an intermediate
guide tilting-pad bearing, and a cylindrical guide bearing. The discretization of the partial differential
equations of the bearings is performed by using the finite volume method. In order to
verify the consistency of the numerical results obtained in the present work, the results provided
by the manufacturer were used, as well as the experimental data measured by the monitoring
system of the hydropower unit. The obtained results demonstrated to be promising since
they have a good correlation with the information extracted from the manufacturer and experimentally.
It is worth mentioning that the present work was developed under the R&D project
Robust Modeling for the Diagnosis of Defects in Generating Units (02476-3108/2016) conducted
by ANEEL (Brazilian Electric Energy Agency). This project is carried out at the Federal
University of Uberlândia, Brazil, with the financial support of the companies CERAN, BAESA,
ENERCAN, and Foz do Chapecó. CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Dissertação (Mestrado) O presente trabalho dedica-se à modelagem computacional dos mancais
hidrodinâmicos que compõem uma unidade geradora de energia elétrica do tipo Francis. Para
representar o comportamento dinâmico desses mancais utiliza-se uma abordagem
termohidrodinâmica, na qual os efeitos térmicos devido ao atrito viscoso presente no filme de
óleo são computados por meio da solução simultânea das equações de Reynolds e da
energia. Utilizando-se de hipóteses simplificadoras, os quatro mancais hidrodinâmicos
presentes na unidade geradora são analisados, sendo eles: mancal combinado segmentado
axial e segmentado radial, mancal segmentado radial intermediário e mancal cilíndrico radial.
A discretização das equações diferenciais parciais obtidas nos modelos matemáticos dos
mancais é realizada utilizando o método dos volumes finitos. Para verificar a coerência dos
resultados numéricos obtidos no presente trabalho, utiliza-se as informações presentes nos
memoriais de cálculo do fabricante e os dados extraídos do sistema de monitoramento da
unidade geradora. Os resultados obtidos neste trabalho mostram-se promissores, visto que
apresentam boa correlação com as informações extraídas dos memoriais de cálculo do
fabricante e dos registros do sistema de monitoramento. É importante ressaltar que o presente
trabalho foi desenvolvido no contexto do projeto de P&D Modelagem Robusta para o
Diagnóstico de Defeitos em Unidades Geradoras (02476-3108/2016), realizado pela ANEEL
(Agência Nacional de Energia Elétrica) em parceria com a Universidade Federal de Uberlândia
e com o financiamento das empresas CERAN, BAESA, ENERCAN e Foz do Chapecó.