Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A análise de gases dissolvidos tem sido aplicada há décadas como a principal técnica de manutenção preditiva para diagnosticar defeitos incipientes em transformadores de potência, tendo em vista que a decomposição do óleo mineral isolante produz gases que permanecem dissolvidos na fase líquida. Entretanto, apesar da importância desta técnica, os métodos de diagnóstico mais conhecidos são baseados em constatações de modelos termodinâmicos e composicionais simplificados para a decomposição térmica do óleo mineral isolante, em conjunto com dados empíricos. Os resultados de simulação obtidos a partir desses modelos não reproduzem satisfatoriamente os dados empíricos. Este trabalho propõe um modelo termodinâmico flexível aprimorado para mimetizar o efeito da cinética de formação de sólidos como restrição ao equilíbrio e seleciona, entre quatro modelos composicionais, aquele que apresenta o melhor desempenho na simulação da decomposição térmica do óleo mineral isolante. Os resultados de simulação obtidos a partir do modelo proposto apresentaram uma melhor adequação a dados empíricos do que aqueles obtidos a partir dos modelos clássicos. O modelo propostofoi, ainda, aplicado ao desenvolvimento de um método de diagnóstico com base fenomenológica.Os desempenhos desta nova proposta fenomenológica e de métodos clássicos de diagnóstico por análise de gases dissolvidos foram comparados e discutidos; o método proposto alcançou desempenho superior a vários métodos usualmente empregados nessa área do conhecimento. E, ainda, um procedimento geral para a aplicação do novo método de diagnóstico é descrito / The dissolved gas analysis has been applied for decades as the main predictive maintenance technique for diagnosing incipient faults in power transformers since the decomposition of the mineral insulating oil produces gases that remain dissolved in the liquid phase. Nevertheless, the most known diagnostic methods are based on findings of simplified thermodynamic and compositional models for the thermal decomposition of mineral insulating oil, in addition to empirical data. The simulations results obtained from these models do not satisfactorily reproduce the empirical data. This work proposes a flexible thermodynamic model enhanced to mimic the kinetic effect of solid formation as a restriction to equilibrium and selects, among four compositional models, the one offering the best performance on the simulation of the thermal decomposition of mineral insulating oil. The simulation results obtained from the proposed model showed better adequacy to reported data than the results obtained from the classical models. The proposed model was also applied in the development of a diagnostic method with a phenomenological basis. The performances of this new phenomenological proposition and of classical dissolved gas analysis diagnostic methods are compared and discussed; the proposed method achieved a performance superior to several methods usually employed in this area of knowledge.Also, a general procedure for the application of the new diagnostic method is described

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A análise de gases dissolvidos tem sido aplicada há décadas como a principal técnica de manutenção preditiva para diagnosticar defeitos incipientes em transformadores de potência, tendo em vista que a decomposição do óleo mineral isolante produz gases que permanecem dissolvidos na fase líquida. Entretanto, apesar da importância desta técnica, os métodos de diagnóstico mais conhecidos são baseados em constatações de modelos termodinâmicos e composicionais simplificados para a decomposição térmica do óleo mineral isolante, em conjunto com dados empíricos. Os resultados de simulação obtidos a partir desses modelos não reproduzem satisfatoriamente os dados empíricos. Este trabalho propõe um modelo termodinâmico flexível aprimorado para mimetizar o efeito da cinética de formação de sólidos como restrição ao equilíbrio e seleciona, entre quatro modelos composicionais, aquele que apresenta o melhor desempenho na simulação da decomposição térmica do óleo mineral isolante. Os resultados de simulação obtidos a partir do modelo proposto apresentaram uma melhor adequação a dados empíricos do que aqueles obtidos a partir dos modelos clássicos. O modelo propostofoi, ainda, aplicado ao desenvolvimento de um método de diagnóstico com base fenomenológica.Os desempenhos desta nova proposta fenomenológica e de métodos clássicos de diagnóstico por análise de gases dissolvidos foram comparados e discutidos; o método proposto alcançou desempenho superior a vários métodos usualmente empregados nessa área do conhecimento. E, ainda, um procedimento geral para a aplicação do novo método de diagnóstico é descrito / The dissolved gas analysis has been applied for decades as the main predictive maintenance technique for diagnosing incipient faults in power transformers since the decomposition of the mineral insulating oil produces gases that remain dissolved in the liquid phase. Nevertheless, the most known diagnostic methods are based on findings of simplified thermodynamic and compositional models for the thermal decomposition of mineral insulating oil, in addition to empirical data. The simulations results obtained from these models do not satisfactorily reproduce the empirical data. This work proposes a flexible thermodynamic model enhanced to mimic the kinetic effect of solid formation as a restriction to equilibrium and selects, among four compositional models, the one offering the best performance on the simulation of the thermal decomposition of mineral insulating oil. The simulation results obtained from the proposed model showed better adequacy to reported data than the results obtained from the classical models. The proposed model was also applied in the development of a diagnostic method with a phenomenological basis. The performances of this new phenomenological proposition and of classical dissolved gas analysis diagnostic methods are compared and discussed; the proposed method achieved a performance superior to several methods usually employed in this area of knowledge.Also, a general procedure for the application of the new diagnostic method is described

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-13T12:14:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Henrique Azevedo - Tese de Mestrado - Finalizada_Rev13_Hen_Alex_Nad_Rob_ABNT_Gus_Bib-1.pdf: 2536238 bytes, checksum: 092410d49ebfec82ff6f89b7a23f93e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-13T12:14:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Henrique Azevedo - Tese de Mestrado - Finalizada_Rev13_Hen_Alex_Nad_Rob_ABNT_Gus_Bib-1.pdf: 2536238 bytes, checksum: 092410d49ebfec82ff6f89b7a23f93e3 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Desde a década de 1980, a tecnologia de energia eólica sofreu um imenso crescimento em relação tanto ao tamanho da turbina quanto à capacidade instalada a nível mundial. Como a demanda por turbinas eólicas de grande escala e de custo mais baixos de operação e manutenção continua a crescer, o interesse nos sistemas de monitoramento de condição (CMS, do inglês Condition Monitoring System) tem aumentado rapidamente. Os principais componentes (MC, do inglês Main Components) das turbinas eólicas são o foco de praticamente todos CMS já que eles provocam um elevado custo de reparo e tempo de parada. Entretanto, uma grande parte das falhas em MC é causada por danos secundários devido a uma falha de um subcomponente. O objetivo deste trabalho é apresentar e propor um método de análise para identificar defeitos em componentes principais ou subcomponentes de uma turbina eólica. O método de análise proposto se baseia em técnicas de sinais temporais de vibração, nas transformadas rápidas de Fourier e análises envelope obtidas através da transformada de Hilbert. A aplicação do método, em uma turbina eólica instalada em um parque eólico real, permitiu a identificação, com sucesso, de um defeito no rolamento, o qual foi substituído confirmando a falha. / Since the decade of 1980s, wind energy technology has undergone tremendous growth over both turbine size and worldwide installed capacity. As the demand for wind turbines of large-scale and lower cost of operation and maintenance continues to grow, interest in condition monitoring system (CMS) has increased rapidly. The main components (MC) of the wind turbines are the focus of almost all CMS since they cause a high repair cost and downtime. However, a large portion of the MC faults are caused by secondary damages due to a subcomponent failure. The objective of this work is to present and propose a method of analysis to identify defects in major components or subcomponents of a wind turbine. The proposed analysis method is based on time wave analysis, fast Fourier transforms analysis and envelope analysis through Hilbert transforms. The application of the method in a wind turbine installed in a real wind farm, identified a bearing defect successfully, which was replaced confirming the failure.