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Título: Intrumentação óptica de máquinas industriais de grande porte para medição de temperatura
Título(s) alternativo(s): Optical instrumentation of large industrial machines for temperature measurement
Autor(es): Mezzadri, Felipe
Orientador(es): Martelli, Cicero
Palavras-chave: Sensoriamento remoto
Aparelhos e materiais eletrônicos
Metais - Efeito da temperatura
Detectores - Aplicações industriais
Geradores hidrelétricos - Efeito da temperatura
Motores a diesel - Efeito da temperatura
Fibras ópticas
Engenharia elétrica
Remote sensing
Electronic apparatus and appliance
Metals - Effect of temperature on
Detectors - Industrial applications
Hydroelectric generators - Effect of temperature on
Diesel motor - Effect of temperature on
Optical fibers
Electric engineering
Data do documento: 28-Mar-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: MEZZADRI, Felipe. Instrumentação óptica de máquinas industriais de grande porte para medição de temperatura. 2018. 183 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018.
Resumo: Este estudo demonstra trabalhos com desenvolvimentos, parametrizações e aplicações de técnicas de sensoriamento óptico para medição de temperatura em máquinas rotativas de grande porte de dois segmentos industriais, gerador hidrelétrico de alta potência e motor diesel ferroviário. Para o primeiro trabalho utilizou-se a técnica com Sensores Distribuídos de Temperatura (DTS) em fibra óptica para monitorar a temperatura da superfície do estator de um gerador hidrelétrico de 200MW de potência, o qual resultou em um sistema de monitoramento térmico capaz de identificar hotspots de possíveis falhas de isolação. Outra técnica, utilizando redes de Bragg em fibra óptica (FBG), foi utilizada para medição de temperatura de um dos trocadores de calor do gerador hidrelétrico, posicionando quinze FBG multiplexadas na área útil do trocador. E por fim, utilizando a mesma técnica com FBG, foi desenvolvido um transdutor com vinte e quatro FBG multiplexadas para monitorar a temperatura dos mancais de motor diesel ferroviário. O trabalho mostra o passo a passo do desenvolvimento das técnicas, construções de protótipos e instalações em campo. Os resultados demonstram que as duas técnicas de instrumentação óptica empregadas são promissoras pois possuem vantagens quando comparadas com às técnicas já utilizadas com sensores convencionais. Devido às características intrínsecas dos sensores ópticos aplicados, é possível obter maior volume de dados do funcionamento das máquinas. Com as informações coletadas dos sensores ópticos instalados nas máquinas em questão, foram desenvolvidos softwares de análises e sistemas supervisórios com históricos, indicação do estado da máquina e gerações de alarmes, que melhoram o planejamento das manutenções preventiva e preditiva, reduzindo o tempo de máquina parada.
Abstract: This study demonstrates the development, parameterization and application of optical sensing techniques for temperature measurement in large rotating machines of two industrial segments, high power hydroelectric generator and locomotive diesel engines. A Distributed Temperature Sensor (DTS) technique in an optical fiber was used to monitor the stator surface temperature of a 200MW hydroelectric generator, which resulted in a thermal monitoring system capable of identifying hot spots of possible insulation faults. Another technique using fiber optic Bragg gratings (FBG) was used for temperature measurement of the heat exchangers of the hydroelectric generator, placing fifteen multiplexed FBG in the useful area of the exchanger. Finally, using the same technique with FBG, a transducer was developed with twenty-four multiplexed FBG to monitor the temperature of the diesel engine bearings. The work shows the step-by-step of techniques development, prototype constructions, and field installations. The results demonstrate that the two optical instrumentation techniques used are promising, given their advantages when compared to already existing techniques based on conventional sensors. Because of the intrinsic characteristics of the applied optical sensors, it is possible to obtain more data on the operation of the machine. With the information collected from the optical sensors installed in the machines in question, software analysis and supervisory systems with historical data, machine status indication and alarm generations that improved the planning of preventive and predictive maintenance, reducing machine downtime were developed.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3216
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