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Sistema Híbrido para Predição de Falhas
no Sistema de Arrefecimento de Usina
Termelétrica
Code: 14.003
Germano Lambert-Torres
Instituto Gnarus
16/11/2017 1
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SISTEMA HÍBRIDO PARA PREDIÇÃO DE FALHAS NO SISTEMA DE
ARREFECIMENTO DE USINA TERMELÉTRICA
Jonas Guedes Borges da Silva
Camila Paes Salomon
Erik L. Bonaldi
Levy Ely Lacerda de Oliveira
Germano Lambert-Torres
Luiz Eduardo Borges da Silva
Wilson Cesar Santana
Arley de Paula Mar
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Abstract • The cooling systems play an important role in the operational
reliability of the thermoelectric power plants. If these systems stop to run the operation is compromised.
• This paper describes a system for early detecting failures in cooling systems.
• This system which has been developed to Gera Maranhao Thermal Power Plant treats with signals of voltage and current using electrical signature analysis techniques, and also with vibration and acoustic signatures and temperature.
• This system is composed by combination of different types of techniques and intelligent data mining to establish the evolution of a failure.
• This system is included in the efforts of the company to build predictive maintenance procedures.
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• The cooling systems play an important role in the operational reliability of the thermoelectric power plants. If these systems stop to run the operation is compromised.
• This paper describes a system for early detecting failures in cooling systems.
• This system which has been developed to Gera Maranhao Thermal Power Plant treats with signals of voltage and current using electrical signature analysis techniques, and also with vibration and acoustic signatures and temperature.
• This system is composed by combination of different types of techniques and intelligent data mining to establish the evolution of a failure.
• This system is included in the efforts of the company to build predictive maintenance procedures.
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Agenda • UTE Gera Maranhão
• Sistema de Arrefecimento
• Histórico de Falhas
• Metodologia Desenvolvida
• Hardware Desenvolvido
• Instalação
• Software de Análise
• Resultados Preliminares
• Conclusões
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UTE Gera Maranhão
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• Termoelétrica localizada em Miranda do Norte, no Maranhão
• Construído pela empresa filandesa Wartsila Oy
• Capacidade de geração de 360 MW • 19 grupos geradores • Demanda 1.700 toneladas/dia de
óleo combustível • Capacidade de tancagem de 11.400
toneladas de óleo pesado (B1)
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• Resultados Preliminares
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Sistema de Arrefecimento
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• 456 motores de indução trifásicos
• divididos em 38 grupos de 12 motores acoplados aos ventiladores dos radiadores
• cada conjunto é alimentado por um inversor de frequência
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Sistema de Arrefecimento
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A eficiência de troca de calor entre o líquido de arrefecimento aquecido pela
unidade geradora e o ambiente, está diretamente relacionada com a eficiência de geração do conjunto motor/gerador.
Fatores como temperatura ambiente e umidade influenciam este processo; contudo, as condições climáticas são consideradas estáveis e adequadas
durante todo o ano
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Sistema de Arrefecimento
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• 4 plataformas de radiadores, que comportam de 9 a 10 painéis
• Cada plataforma de radiadores possui 40 m de comprimento, 15 m de largura e 7 m de altura
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Sistema de Arrefecimento
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• Cada painel possui 12 ventiladores acionados por um motor de indução trifásico de 8,6 kW
• 456 motores
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Agenda • UTE Gera Maranhão
• Sistema de Arrefecimento
• Histórico de Falhas
• Metodologia Desenvolvida
• Hardware Desenvolvido
• Instalação
• Software de Análise
• Resultados Preliminares
• Conclusões
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Histórico de Falhas
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Com o histórico de ocorrência, as principais falhas no sistema de arrefecimento: • Deterioração e travamento dos rolamentos dos motores • Queima do motor ou baixa isolação dos motores • Bloqueio do rotor do ventilador e hélice do ventilador • Chave de segurança com ponto quente • Queima do cooler do inversor • Defeito nos capacitores do inversor
• Taxa de reparo: 7 a 8 motores mensais • Problema:
• entrada de contaminantes (principalmente, água) nos rolamentos dos motores causando a sua deterioração
• baixa isolação e perda de isolamento por contaminação por umidade
Sistema de arrefecimento da usina é bastante tolerante a falhas no motor, visto que o mesmo pode operar com até dois motores com defeito por unidade geradora
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Histórico de Falhas
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Rotina de Inspeção:
• É realizada a inspeção visual dos motores/radiadores uma vez ao dia.
• A cada 2 dias, é executado um procedimento de conservação, onde os motores são ligados por 5 minutos (quando a usina não está gerando).
• Há uma inspeção completa semanal, realizada aos domingos. Os motores com problemas devem ter um check-list de verificação preenchido.
• Os motores dos radiadores, segundo manual do fabricante, quando em stand by, devem funcionar entre 1 e 2 horas por mês.
• Lubrificação dos rolamentos dos motores a cada 5000 horas.
Alarmes
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Agenda • UTE Gera Maranhão
• Sistema de Arrefecimento
• Histórico de Falhas
• Metodologia Desenvolvida
• Hardware Desenvolvido
• Instalação
• Software de Análise
• Resultados Preliminares
• Conclusões
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Metodologia Desenvolvida
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• Metodologia baseada em Assinaturas
• Diferenças ao longo do tempo entre assinaturas
• Manutenção Preditiva (filme, não foto!)
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Metodologia Desenvolvida
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• Metodologia baseada em Assinaturas
• Diferenças ao longo do tempo entre assinaturas
• Manutenção Preditiva (filme, não foto!)
• Produção das assinaturas:
• Análise MCSA
• Análise EPVA
• Análise de Vibrações
• Análise de Rolamento
• Análise de Sequência
• Qualidade de Energia
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Metodologia Desenvolvida
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• Sistema baseado em Assinaturas
• Diferenças ao longo do tempo entre assinaturas
• Manutenção Preditiva (filme, não foto!)
• Produção das assinaturas:
• Análise MCSA
• Análise EPVA
• Análise de Vibrações
• Análise de Rolamento
• Análise de Sequência
• Qualidade de Energia
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Metodologia Desenvolvida
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• Sistema baseado em Assinaturas
• Diferenças ao longo do tempo entre assinaturas
• Manutenção Preditiva (filme, não foto!)
• Produção das assinaturas:
• Análise MCSA
• Análise EPVA
• Análise de Vibrações
• Análise de Rolamento
• Análise de Sequência
• Qualidade de Energia
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• Sistema de Arrefecimento
• Histórico de Falhas
• Metodologia Desenvolvida
• Hardware Desenvolvido
• Instalação
• Software de Análise
• Resultados Preliminares
• Conclusões
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Hardware Desenvolvido
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• Hardware de aquisição para o sistema de monitoramento de vibração
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Hardware Desenvolvido
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• Hardware de aquisição para Acelerômetros
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• Resultados Preliminares
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Instalação
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Instalação
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Instalação
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Instalação
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Instalação
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Instalação
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Instalação do acelerômetro no mancal do lado do acoplamento
Instalação dos transdutores de corrente no
painel de alimentação dos motores
Instalação do sensor de temperatura
na estrutura do radiador
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Software de Análise
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Software de Análise
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Resultados Preliminares
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Pá Desbalanceada no Ventilador Desequilíbrio Elétrico Estatórico
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Resultados Preliminares
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Defeito Pontual no Rolamento (Vibração)
Baseline Falha Pontual
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Resultados Preliminares
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Defeito Pontual no Rolamento (Assinatura Elétrica)
Baseline Falha Pontual
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Conclusões
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• Este artigo mostra alguns pontos relevantes do sistema de manutenção preditiva para a detecção de defeitos em sistemas de arrefecimento de usinas termelétricas desenvolvido para a UTE Gera Maranhão.
• Este sistema utiliza técnicas avançadas de processamento estatístico de sinais em conjunto com as técnicas inteligentes de mineração de dados.
• Esta junção de técnicas enrobustece o diagnóstico de falhas; pois,
• enquanto o processamento estatístico permite a explicitação das informações úteis que estão escondidas nos sinais coletados,
• as técnicas de mineração inteligentes permitem classifica-las corretamente.