Abstract. Journal bearing design and the lubricant characteristics are very influential in a rota... more Abstract. Journal bearing design and the lubricant characteristics are very influential in a rotating machine behaviour. The bearing geometry can drastically affect the lubricant flow and also the rotor dynamics. Approaching that issue, this paper presents an experimental study of the ...
Sistema de Medição e Análise Remota de Transitórios Eletromagnéticos - SMARTE. In: Anais do XXII SNPTEE; Brasília, DF, 2013, Oct 2013
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema capaz de medir eventos transitórios inint... more Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema capaz de medir eventos transitórios ininterruptamente em
campo com acompanhamento à distância e classificação automática dos sinais aquisitados. O sistema desenvolvido
foi denominado de SMARTe – Sistema de Medição e Análise Remota de Transitórios Eletromagnéticos, sendo
acessado remotamente via internet
Sistema de Medição e Análise Remota de Transitórios Eletromagnéticos - SMARTE. In: Anais do XXII SNPTEE; Brasília, DF, 2013, Oct 2013
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de técnicas para medição e análise de solicitações elét... more Este trabalho apresenta o desenvolvimento de técnicas para medição e análise de solicitações elétricas impostas pelo sistema elétrico a um grupo de autotransformadores de potência de 765/500/345 kV, identificando as possíveis interações entre sistema e equipamentos. Os equipamentos foram caracterizados no domínio da frequência (tensões transferidas e impedâncias terminais), e com base nas informações medidas no lado de 345 kV de frequências e amplitudes resultantes das manobras na subestação comparadas às características dos autotransformadores, realizaram-se verificações do efeito dessas manobras nas frequências naturais de oscilação dos equipamentos, estimação da transferência de tensão entre os enrolamentos e avaliação do risco envolvido nas manobras para a suportabilidade dielétrica por meio do fator de severidade no domínio da frequência (FSDF).
Remaining Life Evaluation of Power Plant Based on Strain Deformation Monitoring and Computational Diagnosis. In: The 15th World MultiConference on Systemics, Cybernetics and Informatics: WMSCI 2011, Orlando, 2011, 2011
The present paper describes the development of a
monitoring, analysis and diagnosis system of po... more The present paper describes the development of a
monitoring, analysis and diagnosis system of power plant
equipments based on strain measurements. The objective
is to help companies increase availability and reduce
maintenance costs. The aim is the integrity evaluation of
a main steam and a hot reheat steam piping through
inspection, strain monitoring and computational
diagnosis.
The benefits are, among others, reduction in the
uncertainty of the remaining life prediction and reduction
of work, through process automation and integration and
real time monitoring (through the Internet) of the
operational condition of the equipment. Thus, greater
confidence and availability of the monitored generating
unit is sought as well as cost reduction as a consequence
of reduced frequency of unnecessary unit stops and
greater speed in decision making due to more precise
follow up of the operational condition of the targetequipment
and of its remaining life.
Identifying Interaction between Electric Power System and Autotransformers by Analyzing Transient Voltages Measured Using Bushing Capacitive Taps. In: CIGRE SC A2 & D1 JOINT COLLOQUIUM 2011, CIGRE A2 & D1 2011, Kyoto, Japão, 2011, 2011
Considering the growing interest in evaluating the electrical interaction between high voltage
e... more Considering the growing interest in evaluating the electrical interaction between high voltage
equipment and electric power systems, some Brazilian utilities have contacted Cepel asking for
measurements and analysis of transient voltages in power substations and their effects in the
equipment, mainly in power transformers, autotransformers and reactors. This situation has happened
basically due to the necessity of identifying the reasons of equipment failures in utilities as well as in
great high voltage consumers.
In order to find out what kind of electrical stimulus excites a typical power autotransformer bank of a
765/345 kV power system substation in Brazil, one bank of autotransformers of different
manufacturers was instrumented. Transient voltages during switching of circuit-breakers and
disconnectors for different substation configurations were recorded. SFRA (sweep frequency response
analysis) measurements were also performed in order to establish the autotransformers
resonance/antiresonance frequencies and amplitudes, as well as, the interaction between windings, in
order to learn how voltages are transferred.
During the on-site measurements, results obtained by using simultaneously three external capacitive
dividers and capacitive tap bushings devices were compared within a useful frequency range showing
good agreement. All recorded voltage signals originated from many switchings were processed and the
main frequency components were identified by means of FFT – Fast Fourier Transformer routine.
Using the natural frequency characteristics of three different autotransformers and the frequency
spectra of voltage excitations capable of reaching their high voltage bushings, it was possible to infer
if there were some interactions between autotransformers bank and transient voltages generated by
switchings inside the substation. Even though pieces of equipment were supplied by three different
manufacturers, they have similar natural frequency spectra.
The work shall provide additional information for future technical specifications and technical support
to manufacturers concerned about what kind of electrical stress the equipment could be submitted.
Análise da Vida Remanescente de Unidades de Geração Termelétrica baseada na Monitoração da taxa de Deformação. 28° Congresso Nacional de Ensaios Não-Destrutivos e Inspeção (XXVIII CONAEND & IEV), In: Anais do XXVIII CONAEND & IEV, Santos, SP, 2010, 2010
O presente artigo descreve o desenvolvimento de um sistema de análise e diagnóstico da vida
rema... more O presente artigo descreve o desenvolvimento de um sistema de análise e diagnóstico da vida
remanescente para planta de geração termelétrica baseada nas medidas da taxa de deformação
por fluência dos componentes. Para tal, foram instalados strain gauges resistivos para altas
temperaturas (capazes de operar até 600oC) e termopares na linha de vapor principal e na
linha de vapor reaquecido quente em uma usina termelétrica de 160MW de potência. A
temperatura, a pressão e a deformação são monitoradas por um sistema de aquisição de dados
desenvolvido para este projeto e os dados são processados de forma a se calcular a vida
remanescente da linha através do modelo de Monkman-Grant. Este método de monitoração e
cálculo de vida tem como benefício a redução das incertezas e do volume de trabalho através
do processamento automático e integrado e a monitoração em tempo real via internet das
condições operacionais do equipamento. O objetivo é obter o diagnóstico da integridade das
linhas, o que resulta no aumento da disponibilidade, confiabilidade, a redução dos custos de
manutenção pela redução na freqüência de paradas desnecessárias e maior velocidade de
tomada de decisão devido ao acompanhamento mais preciso das condições operacionais do
equipamento.
Proceedings of the XII International Symposium on Dynamic Problems of Mechanics (DINAME 2007), Mar 2007
"The present work studies the application of simple nonlinear techniques – the Poincaré Map and t... more "The present work studies the application of simple nonlinear techniques – the Poincaré Map and the
Bifurcation Diagram Analysis – experimentally obtained in the identification of oil instability phenomena – as oil
whirl and oil whip – that very often occur in machines supported by hydrodynamic journal bearings. Considering two
test rigs – one horizontal and another vertical – with flexible rotors derived from the Jeffcott model supported by plain
journal bearings, the disk displacement at two orthogonal directions is observed, so the orbit and Poincaré section
can be obtained in each case. After the data acquisition under several spin velocities, the Bifurcation diagram is also
obtained. From the dispersion of the points and bifurcations found in the maps, conditions of stability, transition and
instability, directly associated to the occurrence of the oil phenomena can be characterized. The results from both rigs
are also compared."
III Enam - Encontro Nacional de Monitoramento, Nov 2006
"O sistema SOMA surge dando continuidade ao desenvolvimento realizado no Cepel na área de monitor... more "O sistema SOMA surge dando continuidade ao desenvolvimento realizado no Cepel na área de monitoração e diagnóstico de equipamentos, que desde 1992, com a proposta de um projeto corporativo multidisciplinar, vem realizando pesquisa e desenvolvimento de metodologias de medição e análise integrada de sinais de unidades hidrogeradoras.
O sistema SOMA pode ser considerado uma evolução dosistema DiaHGer, principalmente no que diz respeito à engenharia de software aplicada, ao integrar componentes que vão desde o conceito de “hardware de prateleira”, já aplicado no sistema anterior, chegando às facilidades que a internet proporciona.
Com uma arquitetura modular distribuída, permitindo uma maior flexibilidade e robustez ao sistema, o mesmo possui como premissas a utilização de tecnologias padrão como XHTML, CSS, Java e XML, serviços WEB, orientação a objeto, Design Patterns e UML, além da tecnologia para aquisição de dados baseada em plataforma comercial de hardwares.
O sistema inclui um servidor de aquisição, um servidor de armazenamento e messaging, um framework de serviços WEB, a interface WEB, além de um sistema de conhecimento e serviços especiais.
As ferramentas utilizadas são preferencialmente de origem Open Source ou Freeware, permitindo assim um menor custo no desenvolvimento do sistema.
Em termos operacionais, no que tange à engenharia, o sistema SOMA proporcionará ao usuário acompanhar em tempo real o funcionamento das máquinas monitoradas, assim como as curvas de histórico, podendo inclusive realizar processamentos de sinal ou diagnósticos (uma vez que tenham sido fornecidas previamente regras ao sistema de conhecimento). Além disso, o sistema poderá auxiliar na realização de procedimentos como o index test ou o balanceamento de uma máquina na própria usina.
Tudo disponibilizado através da internet (ou intranet da empresa) e sem a necessidade de instalação de qualquer programa no computador do usuário final. Outra funcionalidade prevista é a modelagem matemática do equipamento visando à possibilidade de previsão de seu comportamento teórico.
O SOMA possui um sistema de monitoração do próprio sistema, que acompanha a aquisição e envio dos dados, recebe os avisos de erro e informações dos componentes, controla os níveis de acesso dos usuários,além de possibilitar a reconfiguração e seu desligamento de maneira remota.
Assim como o sistema DiaHGer, o sistema SOMA se adapta às necessidades de cada caso, sendo inúmeras as possíveis grandezas monitoradas e ferramentas aplicadas. A nova arquitetura permitirá também a contínua evolução do sistema, se adaptando a novas tecnologias que porventura venham a surgir com o passar do tempo.
Em termos de aplicação, a primeira usina a utilizar o sistema será a usina de Funil (Rio de Janeiro),pertencente a Furnas, seguida de Samuel (Rondônia), pertencente à Eletronorte, assim como Tucuruí(Pará) e Coaracy Nunes (Amapá).
Como exemplo de outras aplicações do SOMA, pode-se mencionar o monitoramento de tubulações de caldeira na usina de Jorge Lacerda (Tubarão), pertencente à Tractebel, visando à estimativa da vida residual da tubulação e a integração de base de dados de monitoramento realizada na Chesf a partir de um projeto PI específico com o Cepel."
III Enam - Encontro Nacional de Monitoramento, Nov 2006
"Este trabalho apresenta um projeto desenvolvido na linha de monitoramento, análise e diagnóstico... more "Este trabalho apresenta um projeto desenvolvido na linha de monitoramento, análise e diagnóstico de
equipamentos de geração elétrica, visando atender às empresas quanto ao aumento da disponibilidade e à
redução dos custos de manutenção. O alvo, neste caso, é a avaliação de integridade do reaquecedor de
uma caldeira através da inspeção, monitoramento e diagnóstico computacional.
A estruturação do projeto se baseia em dois grupos distintos e complementares: o grupo de materiais,
responsável pelas inspeções periódicas e pela avaliação de integridade e o grupo de mecânica,
responsável pelo monitoramento e pela modelagem matemática do problema.
Atualmente a avaliação de integridade tem como base de dados para análise um formulário contínuo com
registros de temperatura e pressão adquiridos no período considerado pelo sistema de supervisão da usina.
Uma estimativa de vida remanescente baseada em leitura não automatizada de formulário tende a
apresentar grandes incertezas em função do pequeno número de pontos geralmente apresentados nos
formulários e em função do cálculo da vida ser feito a partir de valores médios dos dados adquiridos.
A proposta do projeto é implementar um processo integrado e automatizado do cálculo da vida
remanescente em componentes de caldeiras. Tal processo se baseia na aquisição em tempo real de dados
de uma caldeira que, por sua vez, serão utilizados na análise matemática do escoamento dos fluidos
envolvidos, seguida da análise da transferência de calor e da fluência. Desta forma, a avaliação da
integridade dos componentes-alvos poderá ser feita tanto com os dados tomados diretamente da caldeira
quanto com os dados calculados pelas análises numéricas realizadas.
A nova metodologia aplicada consiste no monitoramento on-line da temperatura nos tubos mais
suscetíveis a falhas por fluência, selecionados com base na experiência da engenharia da Tractebel, do
grupo de materiais do Cepel e no histórico de problemas anteriores. Além disso, fazem parte da
metodologia a realização de ensaios em laboratório para medição de deformação em alta temperatura, a
modelagem matemática por elementos finitos do equipamento-alvo e a criação de um protótipo de cálculo
para avaliação da vida remanescente dos tubos monitorados, com base nas inspeções realizadas pelo
grupo de materiais e nas medições feitas pelo sistema de monitoramento implantado.
III ENAM
19 a 22 de Novembro de 2006 Encontro Nacional de Monitoramento Foz do Iguaçu – PR - Brasil
2
Os benefícios seriam, entre outros, a redução das incertezas na estimativa da vida remanescente, a
redução do esforço, a partir da automatização e integração do processo e o monitoramento em tempo real
(via Internet) da condição operacional do equipamento. Com isso, busca-se uma maior confiabilidade e
disponibilidade da unidade geradora monitorada, a redução de custos, em função da menor freqüência de
paradas desnecessárias da unidade e uma maior agilidade na tomada de decisão, em razão do
acompanhamento mais preciso da condição operacional do equipamento-alvo e, por conseqüência, de sua
vida remanescente."
Indo Proceedings of the XI DINAME, 28th February-4th March, 2005 - Ouro Preto - MG - Brazil, Mar 2005
The design of bearings and the characteristics of the lubricant are very important in the operati... more The design of bearings and the characteristics of the lubricant are very important in the operation of a rotor machine. The geometry of a bearing can be very influential in the lubricant flow, and so in the final behavior of the machine. It happens because the pressure field created inside the bearing due to the rotor dynamics changes with the bearing geometry. Approaching that issue, in this paper an experimental study of the dynamic behavior of a horizontal rotor supported by journal bearings with semi-circular axial grooves is presented. A versatile workbench is used, making possible the analysis of a rotor model with different designs of bearings. Journal bearings are manufactured with a varied number of axial grooves. Different conditions can be simulated and using a numerical model the pressure field changes can be demonstrated, helping to understanding the phenomena.
Abstract. Journal bearing design and the lubricant characteristics are very influential in a rota... more Abstract. Journal bearing design and the lubricant characteristics are very influential in a rotating machine behaviour. The bearing geometry can drastically affect the lubricant flow and also the rotor dynamics. Approaching that issue, this paper presents an experimental study of the ...
Sistema de Medição e Análise Remota de Transitórios Eletromagnéticos - SMARTE. In: Anais do XXII SNPTEE; Brasília, DF, 2013, Oct 2013
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema capaz de medir eventos transitórios inint... more Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema capaz de medir eventos transitórios ininterruptamente em
campo com acompanhamento à distância e classificação automática dos sinais aquisitados. O sistema desenvolvido
foi denominado de SMARTe – Sistema de Medição e Análise Remota de Transitórios Eletromagnéticos, sendo
acessado remotamente via internet
Sistema de Medição e Análise Remota de Transitórios Eletromagnéticos - SMARTE. In: Anais do XXII SNPTEE; Brasília, DF, 2013, Oct 2013
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de técnicas para medição e análise de solicitações elét... more Este trabalho apresenta o desenvolvimento de técnicas para medição e análise de solicitações elétricas impostas pelo sistema elétrico a um grupo de autotransformadores de potência de 765/500/345 kV, identificando as possíveis interações entre sistema e equipamentos. Os equipamentos foram caracterizados no domínio da frequência (tensões transferidas e impedâncias terminais), e com base nas informações medidas no lado de 345 kV de frequências e amplitudes resultantes das manobras na subestação comparadas às características dos autotransformadores, realizaram-se verificações do efeito dessas manobras nas frequências naturais de oscilação dos equipamentos, estimação da transferência de tensão entre os enrolamentos e avaliação do risco envolvido nas manobras para a suportabilidade dielétrica por meio do fator de severidade no domínio da frequência (FSDF).
Remaining Life Evaluation of Power Plant Based on Strain Deformation Monitoring and Computational Diagnosis. In: The 15th World MultiConference on Systemics, Cybernetics and Informatics: WMSCI 2011, Orlando, 2011, 2011
The present paper describes the development of a
monitoring, analysis and diagnosis system of po... more The present paper describes the development of a
monitoring, analysis and diagnosis system of power plant
equipments based on strain measurements. The objective
is to help companies increase availability and reduce
maintenance costs. The aim is the integrity evaluation of
a main steam and a hot reheat steam piping through
inspection, strain monitoring and computational
diagnosis.
The benefits are, among others, reduction in the
uncertainty of the remaining life prediction and reduction
of work, through process automation and integration and
real time monitoring (through the Internet) of the
operational condition of the equipment. Thus, greater
confidence and availability of the monitored generating
unit is sought as well as cost reduction as a consequence
of reduced frequency of unnecessary unit stops and
greater speed in decision making due to more precise
follow up of the operational condition of the targetequipment
and of its remaining life.
Identifying Interaction between Electric Power System and Autotransformers by Analyzing Transient Voltages Measured Using Bushing Capacitive Taps. In: CIGRE SC A2 & D1 JOINT COLLOQUIUM 2011, CIGRE A2 & D1 2011, Kyoto, Japão, 2011, 2011
Considering the growing interest in evaluating the electrical interaction between high voltage
e... more Considering the growing interest in evaluating the electrical interaction between high voltage
equipment and electric power systems, some Brazilian utilities have contacted Cepel asking for
measurements and analysis of transient voltages in power substations and their effects in the
equipment, mainly in power transformers, autotransformers and reactors. This situation has happened
basically due to the necessity of identifying the reasons of equipment failures in utilities as well as in
great high voltage consumers.
In order to find out what kind of electrical stimulus excites a typical power autotransformer bank of a
765/345 kV power system substation in Brazil, one bank of autotransformers of different
manufacturers was instrumented. Transient voltages during switching of circuit-breakers and
disconnectors for different substation configurations were recorded. SFRA (sweep frequency response
analysis) measurements were also performed in order to establish the autotransformers
resonance/antiresonance frequencies and amplitudes, as well as, the interaction between windings, in
order to learn how voltages are transferred.
During the on-site measurements, results obtained by using simultaneously three external capacitive
dividers and capacitive tap bushings devices were compared within a useful frequency range showing
good agreement. All recorded voltage signals originated from many switchings were processed and the
main frequency components were identified by means of FFT – Fast Fourier Transformer routine.
Using the natural frequency characteristics of three different autotransformers and the frequency
spectra of voltage excitations capable of reaching their high voltage bushings, it was possible to infer
if there were some interactions between autotransformers bank and transient voltages generated by
switchings inside the substation. Even though pieces of equipment were supplied by three different
manufacturers, they have similar natural frequency spectra.
The work shall provide additional information for future technical specifications and technical support
to manufacturers concerned about what kind of electrical stress the equipment could be submitted.
Análise da Vida Remanescente de Unidades de Geração Termelétrica baseada na Monitoração da taxa de Deformação. 28° Congresso Nacional de Ensaios Não-Destrutivos e Inspeção (XXVIII CONAEND & IEV), In: Anais do XXVIII CONAEND & IEV, Santos, SP, 2010, 2010
O presente artigo descreve o desenvolvimento de um sistema de análise e diagnóstico da vida
rema... more O presente artigo descreve o desenvolvimento de um sistema de análise e diagnóstico da vida
remanescente para planta de geração termelétrica baseada nas medidas da taxa de deformação
por fluência dos componentes. Para tal, foram instalados strain gauges resistivos para altas
temperaturas (capazes de operar até 600oC) e termopares na linha de vapor principal e na
linha de vapor reaquecido quente em uma usina termelétrica de 160MW de potência. A
temperatura, a pressão e a deformação são monitoradas por um sistema de aquisição de dados
desenvolvido para este projeto e os dados são processados de forma a se calcular a vida
remanescente da linha através do modelo de Monkman-Grant. Este método de monitoração e
cálculo de vida tem como benefício a redução das incertezas e do volume de trabalho através
do processamento automático e integrado e a monitoração em tempo real via internet das
condições operacionais do equipamento. O objetivo é obter o diagnóstico da integridade das
linhas, o que resulta no aumento da disponibilidade, confiabilidade, a redução dos custos de
manutenção pela redução na freqüência de paradas desnecessárias e maior velocidade de
tomada de decisão devido ao acompanhamento mais preciso das condições operacionais do
equipamento.
Proceedings of the XII International Symposium on Dynamic Problems of Mechanics (DINAME 2007), Mar 2007
"The present work studies the application of simple nonlinear techniques – the Poincaré Map and t... more "The present work studies the application of simple nonlinear techniques – the Poincaré Map and the
Bifurcation Diagram Analysis – experimentally obtained in the identification of oil instability phenomena – as oil
whirl and oil whip – that very often occur in machines supported by hydrodynamic journal bearings. Considering two
test rigs – one horizontal and another vertical – with flexible rotors derived from the Jeffcott model supported by plain
journal bearings, the disk displacement at two orthogonal directions is observed, so the orbit and Poincaré section
can be obtained in each case. After the data acquisition under several spin velocities, the Bifurcation diagram is also
obtained. From the dispersion of the points and bifurcations found in the maps, conditions of stability, transition and
instability, directly associated to the occurrence of the oil phenomena can be characterized. The results from both rigs
are also compared."
III Enam - Encontro Nacional de Monitoramento, Nov 2006
"O sistema SOMA surge dando continuidade ao desenvolvimento realizado no Cepel na área de monitor... more "O sistema SOMA surge dando continuidade ao desenvolvimento realizado no Cepel na área de monitoração e diagnóstico de equipamentos, que desde 1992, com a proposta de um projeto corporativo multidisciplinar, vem realizando pesquisa e desenvolvimento de metodologias de medição e análise integrada de sinais de unidades hidrogeradoras.
O sistema SOMA pode ser considerado uma evolução dosistema DiaHGer, principalmente no que diz respeito à engenharia de software aplicada, ao integrar componentes que vão desde o conceito de “hardware de prateleira”, já aplicado no sistema anterior, chegando às facilidades que a internet proporciona.
Com uma arquitetura modular distribuída, permitindo uma maior flexibilidade e robustez ao sistema, o mesmo possui como premissas a utilização de tecnologias padrão como XHTML, CSS, Java e XML, serviços WEB, orientação a objeto, Design Patterns e UML, além da tecnologia para aquisição de dados baseada em plataforma comercial de hardwares.
O sistema inclui um servidor de aquisição, um servidor de armazenamento e messaging, um framework de serviços WEB, a interface WEB, além de um sistema de conhecimento e serviços especiais.
As ferramentas utilizadas são preferencialmente de origem Open Source ou Freeware, permitindo assim um menor custo no desenvolvimento do sistema.
Em termos operacionais, no que tange à engenharia, o sistema SOMA proporcionará ao usuário acompanhar em tempo real o funcionamento das máquinas monitoradas, assim como as curvas de histórico, podendo inclusive realizar processamentos de sinal ou diagnósticos (uma vez que tenham sido fornecidas previamente regras ao sistema de conhecimento). Além disso, o sistema poderá auxiliar na realização de procedimentos como o index test ou o balanceamento de uma máquina na própria usina.
Tudo disponibilizado através da internet (ou intranet da empresa) e sem a necessidade de instalação de qualquer programa no computador do usuário final. Outra funcionalidade prevista é a modelagem matemática do equipamento visando à possibilidade de previsão de seu comportamento teórico.
O SOMA possui um sistema de monitoração do próprio sistema, que acompanha a aquisição e envio dos dados, recebe os avisos de erro e informações dos componentes, controla os níveis de acesso dos usuários,além de possibilitar a reconfiguração e seu desligamento de maneira remota.
Assim como o sistema DiaHGer, o sistema SOMA se adapta às necessidades de cada caso, sendo inúmeras as possíveis grandezas monitoradas e ferramentas aplicadas. A nova arquitetura permitirá também a contínua evolução do sistema, se adaptando a novas tecnologias que porventura venham a surgir com o passar do tempo.
Em termos de aplicação, a primeira usina a utilizar o sistema será a usina de Funil (Rio de Janeiro),pertencente a Furnas, seguida de Samuel (Rondônia), pertencente à Eletronorte, assim como Tucuruí(Pará) e Coaracy Nunes (Amapá).
Como exemplo de outras aplicações do SOMA, pode-se mencionar o monitoramento de tubulações de caldeira na usina de Jorge Lacerda (Tubarão), pertencente à Tractebel, visando à estimativa da vida residual da tubulação e a integração de base de dados de monitoramento realizada na Chesf a partir de um projeto PI específico com o Cepel."
III Enam - Encontro Nacional de Monitoramento, Nov 2006
"Este trabalho apresenta um projeto desenvolvido na linha de monitoramento, análise e diagnóstico... more "Este trabalho apresenta um projeto desenvolvido na linha de monitoramento, análise e diagnóstico de
equipamentos de geração elétrica, visando atender às empresas quanto ao aumento da disponibilidade e à
redução dos custos de manutenção. O alvo, neste caso, é a avaliação de integridade do reaquecedor de
uma caldeira através da inspeção, monitoramento e diagnóstico computacional.
A estruturação do projeto se baseia em dois grupos distintos e complementares: o grupo de materiais,
responsável pelas inspeções periódicas e pela avaliação de integridade e o grupo de mecânica,
responsável pelo monitoramento e pela modelagem matemática do problema.
Atualmente a avaliação de integridade tem como base de dados para análise um formulário contínuo com
registros de temperatura e pressão adquiridos no período considerado pelo sistema de supervisão da usina.
Uma estimativa de vida remanescente baseada em leitura não automatizada de formulário tende a
apresentar grandes incertezas em função do pequeno número de pontos geralmente apresentados nos
formulários e em função do cálculo da vida ser feito a partir de valores médios dos dados adquiridos.
A proposta do projeto é implementar um processo integrado e automatizado do cálculo da vida
remanescente em componentes de caldeiras. Tal processo se baseia na aquisição em tempo real de dados
de uma caldeira que, por sua vez, serão utilizados na análise matemática do escoamento dos fluidos
envolvidos, seguida da análise da transferência de calor e da fluência. Desta forma, a avaliação da
integridade dos componentes-alvos poderá ser feita tanto com os dados tomados diretamente da caldeira
quanto com os dados calculados pelas análises numéricas realizadas.
A nova metodologia aplicada consiste no monitoramento on-line da temperatura nos tubos mais
suscetíveis a falhas por fluência, selecionados com base na experiência da engenharia da Tractebel, do
grupo de materiais do Cepel e no histórico de problemas anteriores. Além disso, fazem parte da
metodologia a realização de ensaios em laboratório para medição de deformação em alta temperatura, a
modelagem matemática por elementos finitos do equipamento-alvo e a criação de um protótipo de cálculo
para avaliação da vida remanescente dos tubos monitorados, com base nas inspeções realizadas pelo
grupo de materiais e nas medições feitas pelo sistema de monitoramento implantado.
III ENAM
19 a 22 de Novembro de 2006 Encontro Nacional de Monitoramento Foz do Iguaçu – PR - Brasil
2
Os benefícios seriam, entre outros, a redução das incertezas na estimativa da vida remanescente, a
redução do esforço, a partir da automatização e integração do processo e o monitoramento em tempo real
(via Internet) da condição operacional do equipamento. Com isso, busca-se uma maior confiabilidade e
disponibilidade da unidade geradora monitorada, a redução de custos, em função da menor freqüência de
paradas desnecessárias da unidade e uma maior agilidade na tomada de decisão, em razão do
acompanhamento mais preciso da condição operacional do equipamento-alvo e, por conseqüência, de sua
vida remanescente."
Indo Proceedings of the XI DINAME, 28th February-4th March, 2005 - Ouro Preto - MG - Brazil, Mar 2005
The design of bearings and the characteristics of the lubricant are very important in the operati... more The design of bearings and the characteristics of the lubricant are very important in the operation of a rotor machine. The geometry of a bearing can be very influential in the lubricant flow, and so in the final behavior of the machine. It happens because the pressure field created inside the bearing due to the rotor dynamics changes with the bearing geometry. Approaching that issue, in this paper an experimental study of the dynamic behavior of a horizontal rotor supported by journal bearings with semi-circular axial grooves is presented. A versatile workbench is used, making possible the analysis of a rotor model with different designs of bearings. Journal bearings are manufactured with a varied number of axial grooves. Different conditions can be simulated and using a numerical model the pressure field changes can be demonstrated, helping to understanding the phenomena.
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Papers by Miguel Michalski
campo com acompanhamento à distância e classificação automática dos sinais aquisitados. O sistema desenvolvido
foi denominado de SMARTe – Sistema de Medição e Análise Remota de Transitórios Eletromagnéticos, sendo
acessado remotamente via internet
monitoring, analysis and diagnosis system of power plant
equipments based on strain measurements. The objective
is to help companies increase availability and reduce
maintenance costs. The aim is the integrity evaluation of
a main steam and a hot reheat steam piping through
inspection, strain monitoring and computational
diagnosis.
The benefits are, among others, reduction in the
uncertainty of the remaining life prediction and reduction
of work, through process automation and integration and
real time monitoring (through the Internet) of the
operational condition of the equipment. Thus, greater
confidence and availability of the monitored generating
unit is sought as well as cost reduction as a consequence
of reduced frequency of unnecessary unit stops and
greater speed in decision making due to more precise
follow up of the operational condition of the targetequipment
and of its remaining life.
equipment and electric power systems, some Brazilian utilities have contacted Cepel asking for
measurements and analysis of transient voltages in power substations and their effects in the
equipment, mainly in power transformers, autotransformers and reactors. This situation has happened
basically due to the necessity of identifying the reasons of equipment failures in utilities as well as in
great high voltage consumers.
In order to find out what kind of electrical stimulus excites a typical power autotransformer bank of a
765/345 kV power system substation in Brazil, one bank of autotransformers of different
manufacturers was instrumented. Transient voltages during switching of circuit-breakers and
disconnectors for different substation configurations were recorded. SFRA (sweep frequency response
analysis) measurements were also performed in order to establish the autotransformers
resonance/antiresonance frequencies and amplitudes, as well as, the interaction between windings, in
order to learn how voltages are transferred.
During the on-site measurements, results obtained by using simultaneously three external capacitive
dividers and capacitive tap bushings devices were compared within a useful frequency range showing
good agreement. All recorded voltage signals originated from many switchings were processed and the
main frequency components were identified by means of FFT – Fast Fourier Transformer routine.
Using the natural frequency characteristics of three different autotransformers and the frequency
spectra of voltage excitations capable of reaching their high voltage bushings, it was possible to infer
if there were some interactions between autotransformers bank and transient voltages generated by
switchings inside the substation. Even though pieces of equipment were supplied by three different
manufacturers, they have similar natural frequency spectra.
The work shall provide additional information for future technical specifications and technical support
to manufacturers concerned about what kind of electrical stress the equipment could be submitted.
remanescente para planta de geração termelétrica baseada nas medidas da taxa de deformação
por fluência dos componentes. Para tal, foram instalados strain gauges resistivos para altas
temperaturas (capazes de operar até 600oC) e termopares na linha de vapor principal e na
linha de vapor reaquecido quente em uma usina termelétrica de 160MW de potência. A
temperatura, a pressão e a deformação são monitoradas por um sistema de aquisição de dados
desenvolvido para este projeto e os dados são processados de forma a se calcular a vida
remanescente da linha através do modelo de Monkman-Grant. Este método de monitoração e
cálculo de vida tem como benefício a redução das incertezas e do volume de trabalho através
do processamento automático e integrado e a monitoração em tempo real via internet das
condições operacionais do equipamento. O objetivo é obter o diagnóstico da integridade das
linhas, o que resulta no aumento da disponibilidade, confiabilidade, a redução dos custos de
manutenção pela redução na freqüência de paradas desnecessárias e maior velocidade de
tomada de decisão devido ao acompanhamento mais preciso das condições operacionais do
equipamento.
Bifurcation Diagram Analysis – experimentally obtained in the identification of oil instability phenomena – as oil
whirl and oil whip – that very often occur in machines supported by hydrodynamic journal bearings. Considering two
test rigs – one horizontal and another vertical – with flexible rotors derived from the Jeffcott model supported by plain
journal bearings, the disk displacement at two orthogonal directions is observed, so the orbit and Poincaré section
can be obtained in each case. After the data acquisition under several spin velocities, the Bifurcation diagram is also
obtained. From the dispersion of the points and bifurcations found in the maps, conditions of stability, transition and
instability, directly associated to the occurrence of the oil phenomena can be characterized. The results from both rigs
are also compared."
O sistema SOMA pode ser considerado uma evolução dosistema DiaHGer, principalmente no que diz respeito à engenharia de software aplicada, ao integrar componentes que vão desde o conceito de “hardware de prateleira”, já aplicado no sistema anterior, chegando às facilidades que a internet proporciona.
Com uma arquitetura modular distribuída, permitindo uma maior flexibilidade e robustez ao sistema, o mesmo possui como premissas a utilização de tecnologias padrão como XHTML, CSS, Java e XML, serviços WEB, orientação a objeto, Design Patterns e UML, além da tecnologia para aquisição de dados baseada em plataforma comercial de hardwares.
O sistema inclui um servidor de aquisição, um servidor de armazenamento e messaging, um framework de serviços WEB, a interface WEB, além de um sistema de conhecimento e serviços especiais.
As ferramentas utilizadas são preferencialmente de origem Open Source ou Freeware, permitindo assim um menor custo no desenvolvimento do sistema.
Em termos operacionais, no que tange à engenharia, o sistema SOMA proporcionará ao usuário acompanhar em tempo real o funcionamento das máquinas monitoradas, assim como as curvas de histórico, podendo inclusive realizar processamentos de sinal ou diagnósticos (uma vez que tenham sido fornecidas previamente regras ao sistema de conhecimento). Além disso, o sistema poderá auxiliar na realização de procedimentos como o index test ou o balanceamento de uma máquina na própria usina.
Tudo disponibilizado através da internet (ou intranet da empresa) e sem a necessidade de instalação de qualquer programa no computador do usuário final. Outra funcionalidade prevista é a modelagem matemática do equipamento visando à possibilidade de previsão de seu comportamento teórico.
O SOMA possui um sistema de monitoração do próprio sistema, que acompanha a aquisição e envio dos dados, recebe os avisos de erro e informações dos componentes, controla os níveis de acesso dos usuários,além de possibilitar a reconfiguração e seu desligamento de maneira remota.
Assim como o sistema DiaHGer, o sistema SOMA se adapta às necessidades de cada caso, sendo inúmeras as possíveis grandezas monitoradas e ferramentas aplicadas. A nova arquitetura permitirá também a contínua evolução do sistema, se adaptando a novas tecnologias que porventura venham a surgir com o passar do tempo.
Em termos de aplicação, a primeira usina a utilizar o sistema será a usina de Funil (Rio de Janeiro),pertencente a Furnas, seguida de Samuel (Rondônia), pertencente à Eletronorte, assim como Tucuruí(Pará) e Coaracy Nunes (Amapá).
Como exemplo de outras aplicações do SOMA, pode-se mencionar o monitoramento de tubulações de caldeira na usina de Jorge Lacerda (Tubarão), pertencente à Tractebel, visando à estimativa da vida residual da tubulação e a integração de base de dados de monitoramento realizada na Chesf a partir de um projeto PI específico com o Cepel."
equipamentos de geração elétrica, visando atender às empresas quanto ao aumento da disponibilidade e à
redução dos custos de manutenção. O alvo, neste caso, é a avaliação de integridade do reaquecedor de
uma caldeira através da inspeção, monitoramento e diagnóstico computacional.
A estruturação do projeto se baseia em dois grupos distintos e complementares: o grupo de materiais,
responsável pelas inspeções periódicas e pela avaliação de integridade e o grupo de mecânica,
responsável pelo monitoramento e pela modelagem matemática do problema.
Atualmente a avaliação de integridade tem como base de dados para análise um formulário contínuo com
registros de temperatura e pressão adquiridos no período considerado pelo sistema de supervisão da usina.
Uma estimativa de vida remanescente baseada em leitura não automatizada de formulário tende a
apresentar grandes incertezas em função do pequeno número de pontos geralmente apresentados nos
formulários e em função do cálculo da vida ser feito a partir de valores médios dos dados adquiridos.
A proposta do projeto é implementar um processo integrado e automatizado do cálculo da vida
remanescente em componentes de caldeiras. Tal processo se baseia na aquisição em tempo real de dados
de uma caldeira que, por sua vez, serão utilizados na análise matemática do escoamento dos fluidos
envolvidos, seguida da análise da transferência de calor e da fluência. Desta forma, a avaliação da
integridade dos componentes-alvos poderá ser feita tanto com os dados tomados diretamente da caldeira
quanto com os dados calculados pelas análises numéricas realizadas.
A nova metodologia aplicada consiste no monitoramento on-line da temperatura nos tubos mais
suscetíveis a falhas por fluência, selecionados com base na experiência da engenharia da Tractebel, do
grupo de materiais do Cepel e no histórico de problemas anteriores. Além disso, fazem parte da
metodologia a realização de ensaios em laboratório para medição de deformação em alta temperatura, a
modelagem matemática por elementos finitos do equipamento-alvo e a criação de um protótipo de cálculo
para avaliação da vida remanescente dos tubos monitorados, com base nas inspeções realizadas pelo
grupo de materiais e nas medições feitas pelo sistema de monitoramento implantado.
III ENAM
19 a 22 de Novembro de 2006 Encontro Nacional de Monitoramento Foz do Iguaçu – PR - Brasil
2
Os benefícios seriam, entre outros, a redução das incertezas na estimativa da vida remanescente, a
redução do esforço, a partir da automatização e integração do processo e o monitoramento em tempo real
(via Internet) da condição operacional do equipamento. Com isso, busca-se uma maior confiabilidade e
disponibilidade da unidade geradora monitorada, a redução de custos, em função da menor freqüência de
paradas desnecessárias da unidade e uma maior agilidade na tomada de decisão, em razão do
acompanhamento mais preciso da condição operacional do equipamento-alvo e, por conseqüência, de sua
vida remanescente."
campo com acompanhamento à distância e classificação automática dos sinais aquisitados. O sistema desenvolvido
foi denominado de SMARTe – Sistema de Medição e Análise Remota de Transitórios Eletromagnéticos, sendo
acessado remotamente via internet
monitoring, analysis and diagnosis system of power plant
equipments based on strain measurements. The objective
is to help companies increase availability and reduce
maintenance costs. The aim is the integrity evaluation of
a main steam and a hot reheat steam piping through
inspection, strain monitoring and computational
diagnosis.
The benefits are, among others, reduction in the
uncertainty of the remaining life prediction and reduction
of work, through process automation and integration and
real time monitoring (through the Internet) of the
operational condition of the equipment. Thus, greater
confidence and availability of the monitored generating
unit is sought as well as cost reduction as a consequence
of reduced frequency of unnecessary unit stops and
greater speed in decision making due to more precise
follow up of the operational condition of the targetequipment
and of its remaining life.
equipment and electric power systems, some Brazilian utilities have contacted Cepel asking for
measurements and analysis of transient voltages in power substations and their effects in the
equipment, mainly in power transformers, autotransformers and reactors. This situation has happened
basically due to the necessity of identifying the reasons of equipment failures in utilities as well as in
great high voltage consumers.
In order to find out what kind of electrical stimulus excites a typical power autotransformer bank of a
765/345 kV power system substation in Brazil, one bank of autotransformers of different
manufacturers was instrumented. Transient voltages during switching of circuit-breakers and
disconnectors for different substation configurations were recorded. SFRA (sweep frequency response
analysis) measurements were also performed in order to establish the autotransformers
resonance/antiresonance frequencies and amplitudes, as well as, the interaction between windings, in
order to learn how voltages are transferred.
During the on-site measurements, results obtained by using simultaneously three external capacitive
dividers and capacitive tap bushings devices were compared within a useful frequency range showing
good agreement. All recorded voltage signals originated from many switchings were processed and the
main frequency components were identified by means of FFT – Fast Fourier Transformer routine.
Using the natural frequency characteristics of three different autotransformers and the frequency
spectra of voltage excitations capable of reaching their high voltage bushings, it was possible to infer
if there were some interactions between autotransformers bank and transient voltages generated by
switchings inside the substation. Even though pieces of equipment were supplied by three different
manufacturers, they have similar natural frequency spectra.
The work shall provide additional information for future technical specifications and technical support
to manufacturers concerned about what kind of electrical stress the equipment could be submitted.
remanescente para planta de geração termelétrica baseada nas medidas da taxa de deformação
por fluência dos componentes. Para tal, foram instalados strain gauges resistivos para altas
temperaturas (capazes de operar até 600oC) e termopares na linha de vapor principal e na
linha de vapor reaquecido quente em uma usina termelétrica de 160MW de potência. A
temperatura, a pressão e a deformação são monitoradas por um sistema de aquisição de dados
desenvolvido para este projeto e os dados são processados de forma a se calcular a vida
remanescente da linha através do modelo de Monkman-Grant. Este método de monitoração e
cálculo de vida tem como benefício a redução das incertezas e do volume de trabalho através
do processamento automático e integrado e a monitoração em tempo real via internet das
condições operacionais do equipamento. O objetivo é obter o diagnóstico da integridade das
linhas, o que resulta no aumento da disponibilidade, confiabilidade, a redução dos custos de
manutenção pela redução na freqüência de paradas desnecessárias e maior velocidade de
tomada de decisão devido ao acompanhamento mais preciso das condições operacionais do
equipamento.
Bifurcation Diagram Analysis – experimentally obtained in the identification of oil instability phenomena – as oil
whirl and oil whip – that very often occur in machines supported by hydrodynamic journal bearings. Considering two
test rigs – one horizontal and another vertical – with flexible rotors derived from the Jeffcott model supported by plain
journal bearings, the disk displacement at two orthogonal directions is observed, so the orbit and Poincaré section
can be obtained in each case. After the data acquisition under several spin velocities, the Bifurcation diagram is also
obtained. From the dispersion of the points and bifurcations found in the maps, conditions of stability, transition and
instability, directly associated to the occurrence of the oil phenomena can be characterized. The results from both rigs
are also compared."
O sistema SOMA pode ser considerado uma evolução dosistema DiaHGer, principalmente no que diz respeito à engenharia de software aplicada, ao integrar componentes que vão desde o conceito de “hardware de prateleira”, já aplicado no sistema anterior, chegando às facilidades que a internet proporciona.
Com uma arquitetura modular distribuída, permitindo uma maior flexibilidade e robustez ao sistema, o mesmo possui como premissas a utilização de tecnologias padrão como XHTML, CSS, Java e XML, serviços WEB, orientação a objeto, Design Patterns e UML, além da tecnologia para aquisição de dados baseada em plataforma comercial de hardwares.
O sistema inclui um servidor de aquisição, um servidor de armazenamento e messaging, um framework de serviços WEB, a interface WEB, além de um sistema de conhecimento e serviços especiais.
As ferramentas utilizadas são preferencialmente de origem Open Source ou Freeware, permitindo assim um menor custo no desenvolvimento do sistema.
Em termos operacionais, no que tange à engenharia, o sistema SOMA proporcionará ao usuário acompanhar em tempo real o funcionamento das máquinas monitoradas, assim como as curvas de histórico, podendo inclusive realizar processamentos de sinal ou diagnósticos (uma vez que tenham sido fornecidas previamente regras ao sistema de conhecimento). Além disso, o sistema poderá auxiliar na realização de procedimentos como o index test ou o balanceamento de uma máquina na própria usina.
Tudo disponibilizado através da internet (ou intranet da empresa) e sem a necessidade de instalação de qualquer programa no computador do usuário final. Outra funcionalidade prevista é a modelagem matemática do equipamento visando à possibilidade de previsão de seu comportamento teórico.
O SOMA possui um sistema de monitoração do próprio sistema, que acompanha a aquisição e envio dos dados, recebe os avisos de erro e informações dos componentes, controla os níveis de acesso dos usuários,além de possibilitar a reconfiguração e seu desligamento de maneira remota.
Assim como o sistema DiaHGer, o sistema SOMA se adapta às necessidades de cada caso, sendo inúmeras as possíveis grandezas monitoradas e ferramentas aplicadas. A nova arquitetura permitirá também a contínua evolução do sistema, se adaptando a novas tecnologias que porventura venham a surgir com o passar do tempo.
Em termos de aplicação, a primeira usina a utilizar o sistema será a usina de Funil (Rio de Janeiro),pertencente a Furnas, seguida de Samuel (Rondônia), pertencente à Eletronorte, assim como Tucuruí(Pará) e Coaracy Nunes (Amapá).
Como exemplo de outras aplicações do SOMA, pode-se mencionar o monitoramento de tubulações de caldeira na usina de Jorge Lacerda (Tubarão), pertencente à Tractebel, visando à estimativa da vida residual da tubulação e a integração de base de dados de monitoramento realizada na Chesf a partir de um projeto PI específico com o Cepel."
equipamentos de geração elétrica, visando atender às empresas quanto ao aumento da disponibilidade e à
redução dos custos de manutenção. O alvo, neste caso, é a avaliação de integridade do reaquecedor de
uma caldeira através da inspeção, monitoramento e diagnóstico computacional.
A estruturação do projeto se baseia em dois grupos distintos e complementares: o grupo de materiais,
responsável pelas inspeções periódicas e pela avaliação de integridade e o grupo de mecânica,
responsável pelo monitoramento e pela modelagem matemática do problema.
Atualmente a avaliação de integridade tem como base de dados para análise um formulário contínuo com
registros de temperatura e pressão adquiridos no período considerado pelo sistema de supervisão da usina.
Uma estimativa de vida remanescente baseada em leitura não automatizada de formulário tende a
apresentar grandes incertezas em função do pequeno número de pontos geralmente apresentados nos
formulários e em função do cálculo da vida ser feito a partir de valores médios dos dados adquiridos.
A proposta do projeto é implementar um processo integrado e automatizado do cálculo da vida
remanescente em componentes de caldeiras. Tal processo se baseia na aquisição em tempo real de dados
de uma caldeira que, por sua vez, serão utilizados na análise matemática do escoamento dos fluidos
envolvidos, seguida da análise da transferência de calor e da fluência. Desta forma, a avaliação da
integridade dos componentes-alvos poderá ser feita tanto com os dados tomados diretamente da caldeira
quanto com os dados calculados pelas análises numéricas realizadas.
A nova metodologia aplicada consiste no monitoramento on-line da temperatura nos tubos mais
suscetíveis a falhas por fluência, selecionados com base na experiência da engenharia da Tractebel, do
grupo de materiais do Cepel e no histórico de problemas anteriores. Além disso, fazem parte da
metodologia a realização de ensaios em laboratório para medição de deformação em alta temperatura, a
modelagem matemática por elementos finitos do equipamento-alvo e a criação de um protótipo de cálculo
para avaliação da vida remanescente dos tubos monitorados, com base nas inspeções realizadas pelo
grupo de materiais e nas medições feitas pelo sistema de monitoramento implantado.
III ENAM
19 a 22 de Novembro de 2006 Encontro Nacional de Monitoramento Foz do Iguaçu – PR - Brasil
2
Os benefícios seriam, entre outros, a redução das incertezas na estimativa da vida remanescente, a
redução do esforço, a partir da automatização e integração do processo e o monitoramento em tempo real
(via Internet) da condição operacional do equipamento. Com isso, busca-se uma maior confiabilidade e
disponibilidade da unidade geradora monitorada, a redução de custos, em função da menor freqüência de
paradas desnecessárias da unidade e uma maior agilidade na tomada de decisão, em razão do
acompanhamento mais preciso da condição operacional do equipamento-alvo e, por conseqüência, de sua
vida remanescente."