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Uma alternativa móvel para monitorar turbinas de vento

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Os operadores de turbinas eólicas precisam monitorar seus equipamentos para garantir o desempenho ideal. Frequentemente, isso é feito com instalações de monitoramento de condição permanente, mas às vezes não são adequadas. Nesses casos, eventualmente, um sistema móvel pode realizar o trabalho com um custo menor e menos esforço.

Um sistema de monitoramento de condição permanente (CMS) para turbinas eólicas usa medições de vibração para avaliar a condição mecânica da unidade de tração da turbina. As melhores práticas e padrões foram desenvolvidos nos últimos 15 anos e os resultados geralmente são confiáveis para operadores de parques eólicos.

Mas, e se as turbinas de um parque eólico não forem equipadas com um CMS permanente? Uma instalação de retrofit é possível, mas o operador pode não ser capaz de justificar o investimento financeiro necessário porque o parque é muito antigo ou o local é muito frágil. Nesse caso, um conceito de CMS móvel da SKF pode ser a solução apropriada.

Isso significa que um dispositivo CMS online que pode ser personalizado para uso temporário será instalado por um período limitado de tempo – de uma hora a alguns dias, seguindo um processo adequado – garantindo resultados de um nível de qualidade aceitável em termos de detecção de problemas e identificação.

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Conceito geral de CMS móvel.

Reduzindo o risco de paradas não planejadas

O CMS móvel coleta dados como vibrações usando um tacômetro. Os dados são transmitidos por meio de uma conexão de dados móvel ao centro de diagnóstico remoto da SKF. As informações contextuais sobre os parâmetros selecionados são compiladas e analisadas a partir dos dados. Com base nessas descobertas, o operador do parque eólico recebe relatórios de eventos e recomendações proativas para manutenção. Isso reduz o risco de paradas não planejadas e perda de receitas da operação.

O dispositivo CMS móvel é o mesmo que aqueles instalados em sistemas permanentes, mas vem embalado em uma caixa industrial robusta com conectores à prova de respingos, um cartão SIM (chip celular) integrado e um compartimento de antena para sinais móveis.

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Visão geral do CMS móvel

Alguns operadores tentaram usar um dispositivo portátil padrão, como um coletor de dados de vibração, para monitorar o equipamento, mas essa abordagem tem certas desvantagens. O operador geralmente não tem permissão para ficar na turbina enquanto ela é iniciada, e o dispositivo padrão pode gerar resultados ruins devido à variação do vento conforme o instrumento está sendo movido pelo maquinário. Embora ambas as opções permitam medições em um curto período de tempo, o conceito de CMS móvel da SKF tem muitas vantagens.

Garantindo uma avaliação adequada

Existem alguns aspectos-chave para garantir uma avaliação CMS móvel adequada de uma turbina. Casos típicos que o conceito de CMS móvel pode abordar incluem a realização de uma avaliação da turbina ao final da garantia, verificando o status de um novo parque eólico, acompanhamento de um problema mecânico específico, direcionamento de uma inspeção de vídeo com um boroscópio, aprimoração de uma análise de lubrificante ou planejamento tarefas de paradas de manutenção.

Certamente, não se pode esperar o mesmo desempenho de algumas horas de gravação com um CMS móvel como com o monitoramento de longo prazo 24/7 de um CMS permanente. O monitoramento permanente pode garantir que todos os pequenos desvios sejam detectados, permitindo um acompanhamento preciso, e qualquer degradação mecânica pode ser detectada e enviada ao pessoal relevante por meio de uma função de alarme automático.

Tal como acontece com o monitoramento permanente, um CMS móvel precisa reunir uma quantidade mínima de informações para limitar a incerteza da análise. Essa informação deve incluir dados cinemáticos, como modelos de ativos, relações de velocidade da caixa de engrenagens, referência de rolamento e curva de potência da turbina. Idealmente, ele também deve abranger registros técnicos, como tempo de uso do ativo, revisões de componentes e análise de lubrificantes, bem como parâmetros-chave selecionados, como monitoramento de temperatura e detritos.

O posicionamento dos sensores é idealmente adaptado às zonas de carga, dependendo do projeto da unidade de tração da turbina. Então, uma quantidade mínima de carga de vento nos componentes mecânicos é necessária para detectar e avaliar possíveis problemas e determinar sua gravidade. A SKF propõe uma sonda indutiva com um suporte magnético conectado ao sistema CMS móvel.

Exemplo de configuração de sensor
Exemplo de configuração de sensor
Sensor indutivo medindo alta velocidade do eixo
Sensor indutivo medindo alta velocidade do eixo

Área de faixa de velocidade mais ampla necessária

Um CMS permanente permite que o operador seja seletivo em termos de aquisição de dados em relação à velocidade e potência ativa de coleta de amostras em condições de carregamento semelhantes, mostrando tendências consistentes. Com o CMS móvel é um pouco mais desafiador. Em vista da janela de medição limitada, uma área mais ampla de faixa de velocidade é necessária. A classificação de registros semelhantes de condições de carregamento será realizada posteriormente com o software CMS. No entanto, ainda é necessário usar o parâmetro de diferencial de velocidade máxima permitida, que protege contra a degradação dos dados do CMS que pode ocorrer conforme a variação do vento.

Seguindo o processo de CMS móvel, também é possível comparar os valores de CMS de máquinas específicas, fornecendo uma visão geral da condição de cada componente.

Além disso, o CMS móvel fornece medições cinemáticas e qualitativas precisas, reforçando a precisão do diagnóstico e as decisões de operação e de manutenção apropriadas.

Exemplo de configuração de faixa de velocidade vs. curva de potência da turbina
Exemplo de configuração de faixa de velocidade vs. curva de potência da turbina
Valor geral do indicador de rolamento ao longo do tempo, destacando a comparação de condição do componente de fácil utilização
Valor geral do indicador de rolamento ao longo do tempo, destacando a comparação de condição do componente de fácil utilização
Uso de frequência de defeito de componente
Uso de frequência de defeito de componente

Conclusão

Um CMS móvel pode ser uma operação de benefício versus risco muito boa, tendo em mente os casos de uso para os quais é adequado e pode ser um complemento valioso para o protocolo de O&M existente.

Também deve ser observado que as tarefas de instalação e de medição podem ser realizadas sem a necessidade de habilidades específicas. No entanto, a criação do banco de dados, a análise de dados e o relatório de dados são gerenciados pelo parceiro especialista. As conclusões podem ser fornecidas durante a campanha de medição, pois os dados são enviados diretamente para a nuvem de diagnóstico remoto.

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