Detecção de falhas em aerogeradores com análise de temperaturas e modelos estatísticos
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Data
2024-09-09Autor
Paiva, Lucas Lira de
http://lattes.cnpq.br/9573092136056321
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Mostrar registro completoResumo
Em um mundo em que a demanda por energia está aumentando constantemente, a
energia eólica é essencial devido à sua natureza sustentável, custos competitivos e
excelente potencial de produção de energia. No entanto, os aerogeradores são
máquinas gigantescas com altos custos de instalação, operação e manutenção. Uma
estratégia de manutenção incorreta pode arruinar o fluxo de caixa de um parque
eólico, comprometendo o investimento de décadas. Os aerogeradores têm sistemas
de monitoramento para avaliar se estão funcionando dentro dos limites operacionais.
Esses sistemas armazenam uma quantidade enorme de dados valiosos. Que podem
fornecer uma indicação antecipada de falhas que ocorrem nas máquinas e,
consequentemente, evitar custos de manutenção inesperados. A temperatura é
comumente usada para monitorar a condição do maquinário mecânico. O sistema de
supervisão do aerogerador monitora a temperatura dos componentes críticos e
armazena essas informações em um banco de dados. Nesse sentido, o presente
trabalho propõe o desenvolvimento de um modelo de aprendizado de máquina
baseado na análise da temperatura dos componentes do aerogerador para
determinar, com antecedência, se ela está operando em seu comportamento normal.
A presente metodologia propõe a implementação de modelos de comportamento
normal usando diferentes algoritmos de aprendizado de máquina (rede neural artificial,
floresta aleatória e k-ésimo vizinho mais próximo) para detectar falhas em
componentes de Aerogeradores como Gearbox, Mainbearing e gerador. São usados
dados operacionais de aerogeradores instaladas no Brasil, e os desafios relacionados
ao uso de dados reais não rotulados são discutidos ao longo do trabalho. Alguns
desafios são a filtragem de dados, a seleção de variáveis, janelas de dados para
treinamento e a validação dos modelos. Os modelos podem identificar desvios do
comportamento normal, caracterizando uma falha, mesmo antes de o sistema de
supervisão acionar os alarmes. Os resultados também apresentam quais métodos têm
desempenho eficiente e se há diferenças com relação ao componente analisado. As
ações antecipadas da equipe de manutenção para corrigir as falhas podem ser
executadas de forma planejada e eficiente, o que não só preserva o aerogerador, mas
também aumenta os principais indicadores de desempenho do parque. Foram
identificados diferentes períodos de detecção, dependendo da dinâmica de cada
componente e das particularidades do modelo. Os modelos com melhor desempenho foram as redes neurais artificiais e as de floresta aleatória, detectando falhas com 80
a 100 dias de antecedência para o Gearbox e com 90 a 120 dias de antecedência
para o Mainbearing.
Palavras-chave: Análise de temperatura; Aerogerador; Modelos estatísticos, Falha.
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