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dc.creatorPaiva, Lucas Lira de
dc.date.accessioned2025-02-19T14:08:36Z
dc.date.available2025-02-19T14:08:36Z
dc.date.issued2024-09-09
dc.identifier.citationPAIVA, Lucas Lira de. Detecção de falhas em Aerogeradores com análise de temperaturas e modelos estatísticos. 2024.49f. Trabalho de Conclusão de Curso, (Curso de Engenharia Mecânica) Instituto Federal de Ciência e Tecnologia de Pernambuco, Recife. 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ifpe.edu.br/xmlui/handle/123456789/1519
dc.description.abstractIn a world where the energy demand is constantly increasing, wind power is essential because of its sustainable nature, competitive costs, and outstanding potential to produce energy. However, wind turbines are giant machines with high installation, operation, and maintenance costs. A wrong maintenance strategy could ruin the cash flow of a wind farm, compromising the investment of decades. Wind turbines have monitoring systems for evaluating whether they work within operational limits. These systems store a massive amount of valuable data, which could provide an early indication of faults occurring in the machines and, consequently, avoid unexpected maintenance costs. Temperature is commonly used to monitor the condition of mechanical machinery. The wind turbine supervisory system monitors critical components’ temperature and stores this information in a database. In this sense, the present work proposes developing a machine-learning model based on the analysis of the temperature of wind turbine components to determine, in advance, whether it is operating in its normal behavior. The present methodology proposes implementing normal-behavior models using different machine learning algorithms (artificial neural network, random forest, and K-nearest neighbor) to detect faults in wind turbine components such as the gearbox, main bearing, and generator. Operational data from wind turbines installed in Brazil are used, and challenges about using unlabeled real data are discussed throughout the paper. Some challenges are filtering data, selecting variables and data windows for training, and validating the models. The models can identify deviation from normal behavior, characterizing a fault, even before the supervisory system triggers the alarms. Results also present what methods perform efficiently and if there are differences regarding the analyzed component. Anticipated actions from the maintenance staff to correct the faults can be carried out in a planned and efficient way, which not only preserves the wind turbine but also increases the wind farm’s key performance indicators. Different detection periods were identified depending on each component’s dynamics and the model’s particularities. The better performing models were artificial neural networks and decision trees, detecting faults from 80 to 100 days in advance for the gearbox and 90 to 120 days before for the main bearing.pt_BR
dc.format.extent49f.pt_BR
dc.languagept_BRpt_BR
dc.relationBatista, B. C. F. Soluções de Equações Diferenciais Utilizando Redes Neurais Multicamadas com os Métodos Steepest Descent e Levenberg-Marquardt (Dissertação de Mestrado). UFPA. 2012. Bhavsar, D. Dissipando mitos: Aprendizado profundo vs. aprendizado de máquina. Blog da Merkle, 2020. Disponível em: https://www.merkle.com/blog/dispelling-myths-deep-learning-vs-machine-learning. Acesso em: 12 abr. 2024. Burton, T., Sharpe, D., Jenkins, N., & Bossanyi, E. Wind Energy Handbook. John Wiley & Sons, 2011, p.412. Donges, N. Random Forest: Um guia completo para aprendizado de máquina. Builtin, 2024. Disponível em: https://builtin.com/data-science/random-forest algorithm. Acesso em: 13 jun. 2024. Encalada-Dávila, Á.; Puruncajas, B.; Tutivén, C.; Vidal, Y. Wind turbine main bearing fault prognosis based solely on scada data. Sensors 2021. ENERGÊS, 7 Componentes do Aerogerador que você precisa conhecer, 2024. Disponível em: https://energes.com.br/componentes-aerogerador/. 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dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAn error occurred on the license name.*
dc.rights.uriAn error occurred getting the license - uri.*
dc.subjectEngenharia mecânicapt_BR
dc.subjectAnálises de temperaturapt_BR
dc.subjectAerogeradorpt_BR
dc.subjectModelos estatísticos-falhapt_BR
dc.titleDetecção de falhas em aerogeradores com análise de temperaturas e modelos estatísticospt_BR
dc.typeTCCpt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9573092136056321pt_BR
dc.contributor.advisor1Leite, Gustavo de Novaes Pires
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9573092136056321pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Costa, José Ângelo Peixoto da
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8239712503695923pt_BR
dc.contributor.referee1Paiva, Lucas Lira de
dc.contributor.referee2Queiroz, Kamilla Fernanda Ferreira da Cunha
dc.contributor.referee3Costa, José Ângelo Peixoto da
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9573092136056321pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0737946094349854pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/8239712503695923pt_BR
dc.publisher.departmentRecifept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICApt_BR
dc.description.resumoEm 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.pt_BR


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