BR112017004144B1 - Processo para determinar uma condição de falha eletromecânica em uma máquina síncrona e sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona - Google Patents
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Abstract
PROCESSO E SISTEMA PARA DETERMINAR UMA CONDIÇÃO DE FALHA DE MÁQUINA SÍNCRONA. A presente descrição refere-se a um processo para determinar uma condição de falha eletromecânica em uma máquina síncrona, tendo um estator, um rotor e um excitador. O processo compreende: a) obter um sinal de corrente excitadora, que é uma medida de uma corrente excitadora escoando pelos enrolamentos estacionários do excitador; b) transformar o sinal de corrente excitadora para obter um espectro de frequência de corrente excitadora; e c) determinar se uma condição de falha eletromecânica está presente, além de um tipo da condição de falha eletromecânica, com base no conteúdo harmônico relativo à frequência de estator do estator, do espectro de frequência de corrente excitadora. A invenção se refere ainda a um produto de programa de computador e um sistema de monitoramento de condição falha eletro-mecânica de máquina síncrona.
Description
[001] A presente invenção refere-se, de uma maneira geral, a máquinas síncronas. Em particular, refere-se a um processo de determinação de se uma condição de falha está presente, identificando o tipo de condição de falha. Além do mais, esta invenção também se refere a um produto de programa de computador e a um sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica, que implementam o processo.
[002] As máquinas síncronas, isto é, os motores síncronos e os geradores síncronos, compreendem, tipicamente, um rotor e um estator. O rotor e o estator interagem eletromagneticamente, de modo que a rotação do rotor seja obtida, no caso de a máquina síncrona ser um motor, e de modo que corrente seja induzida nas bobinas do estator, no caso de a máquina síncrona ser um gerador.
[003] Várias condições de falhas podem ocorrer em uma máquina síncrona, tanto no estator quanto no rotor. Essas condições de falhas podem introduzir, instantaneamente, desvios perceptíveis da máquina síncrona, ou podem se manter imperceptíveis por um período de tempo mais longo, que, apenas após meses ou mesmo anos, se manifestam em uma quebra catastrófica.
[004] Tradicionalmente, as medidas de corrente do estator e de vibração da máquina síncrona têm usado, preferivelmente, processos de monitoramento para determinar a presença de uma condição de falha. As medidas de corrente do estator devem ser, no entanto, conduzidas sob altas condições de voltagem do estator, o que requer, portanto, um equipamento sensor caro capaz de suportar essas condições, além de considerações de segurança para executar essas medidas. Além do mais, mostrou-se que os níveis de vibração não refletem, satisfatoriamente, as condições das máquinas síncronas.
[005] O pedido de patente CN102636751A descreve um processo no qual a corrente, que magnetiza os eletroímãs do rotor, é medida. Essa corrente é proporcionada por um excitador, que é um dispositivo que alimenta corrente aos enrolamentos do rotor, para magnetizar os eletroímãs do rotor, medida no rotor da máquina principal. A corrente é medida nas bobinas do rotor para determinar os curtos-circuitos espira a espira de enrolamentos do estator e os curtos- circuitos espira a espira de enrolamentos do rotor. O processo utiliza Transformação Rápida de Fourier para extrair os harmônicos da corrente de campo.
[006] As medidas, que são necessárias no pedido de patente CN102636751A, podem ser, no entanto, de difícil implementação, e os sensores utilizados devem ser capazes de suportar correntes relativamente altas.
[007] O artigo "The detection of stator and rotor winding short circuits in synchronous generators by analysing excitation currente harmonics", por Penman J. et al.: Opportunities and advances in international electric power generation, International conference em (de acordo com a publicação de n° 419) Durham, Reino Unido, 18 - 20 de março de 1996, descreve que os componentes harmônicos, presentes na corrente de excitação do gerador, podem ser usados para detectar os curtos-circuitos de enrolamento do estator e do rotor. Descreve-se que as máquinas em teste têm um sistema excitador rotativo, e se argumenta que deve ser possível detectar a presença de curtos- circuitos, por inspeção dos componentes harmônicos no estator do excitador. A Figura 8 desta descrição mostra os componentes harmônicos da corrente do estator do excitador representados graficamente para diferentes frequências, sob condições normais e no caso de falhas espira a espira do estator, ainda com a conclusão de que, desse gráfico, pode-se notar que pode ser, de fato, possível, detectar curtos-circuitos do rotor por exame dos harmônicos da corrente excitadora.
[008] Em vista do que foi apresentado acima, um objeto da presente invenção é proporcionar um processo e um sistema, que simplificam a determinação do tipo de condição de falha.
[009] Na presente invenção ficou entendido que é possível medir a corrente excitadora e utilizar o espectro de frequência dessa corrente, para determinar várias diferentes falhas de uma máquina síncrona. Com corrente excitadora, neste caso, quer-se mencionar uma corrente que flui por enrolamentos estacionários do excitador.
[0010] Por conseguinte, de acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, proporciona-se um processo para determinar uma condição de falha eletromecânica, em uma máquina síncrona tendo um estator, um rotor e um excitador, sendo que o processo compreende:
[0011] a) obter um sinal de corrente excitadora, que é uma medida de uma corrente excitadora fluindo pelos enrolamentos estacionários do excitador;
[0012] b) transformar o sinal de corrente excitadora para obter um espectro de frequência de corrente excitadora; e
[0013] c) determinar se uma condição de falha eletromecânica está presente, além de um tipo da condição de falha eletromecânica, com base no conteúdo harmônico para a frequência de estator do estator, do espectro de frequência de corrente excitadora.
[0014] Um efeito técnico, que pode ser obtenível por meio de medida da corrente excitadora, fluindo pelos enrolamentos secundários do excitador, obtendo-se, desse modo, o sinal de corrente excitadora, é a simplificação da obtenção do conteúdo harmônico e, desse modo, dos espectros de assinaturas características de diferentes falhas eletromecânicas de máquinas síncronas. Isso pode ser, em particular, obtido porque o ponto de medida é estacionário e fora das partes rotativas das máquinas. Esse é um resultado surpreendente verificado na presente invenção. Em particular, é surpreendente que as falhas eletromecânicas relativas à máquina principal, por exemplo, falhas de rotor, estator e excentricidade, se propagam por um retificador e, indutivamente, ao estator do excitador, no caso de um excitador rotativo, e, indutivamente, por um núcleo transformador de um transformador redutor, no caso de um excitador estático.
[0015] Além do mais, as correntes são mais baixas nos enrolamentos estacionários do excitador do que nas partes da máquina principal, resultando sendo que um ou mais sensores utilizados podem ser classificados para correntes mais baixas do que quanto as correntes são medidas no rotor, ou no estator, de uma máquina síncrona, facilitando ainda mais a concordância com as considerações de medida nas medidas no lado da máquina. Sensores mais baratos podem ser, portanto, utilizados para as medidas de corrente excitadora.
[0016] Com falha eletromecânica, quer-se mencionar uma falha elétrica, que se origina devido a um dano mecânico.
[0017] De acordo com uma concretização, o conteúdo harmônico, utilizado para determinar o tipo de condição de falha eletromecânica, inclui um componente, que é um múltiplo de número racional da frequência de estator.
[0018] De acordo com uma concretização, o excitador é um excitador rotativo, tendo um estator do excitador e um rotor do excitador, sendo que os enrolamentos estacionários do excitador são os enrolamentos do rotor do excitador, e sendo que o sinal de corrente excitadora é o de uma corrente do estator do excitador.
[0019] De acordo com uma concretização, o excitador rotativo tem um tipo de corrente contínua (CC)/corrente alternada (CA) de disposição de estator-rotor.
[0020] De acordo com uma concretização, no caso de o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora compreender um componente de frequência dominante seis vezes a frequência de alimentação de energia, determina-se na etapa c) que uma falha de curto-circuito de rotor está presente.
[0021] De acordo com uma concretização, no caso de o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora compreender um componente de frequência dominante duas vezes a frequência de alimentação de energia, determina-se na etapa c) que uma falha de curto-circuito de rotor está presente.
[0022] De acordo com uma concretização, no caso de o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora compreender um componente de frequência na frequência de rotação do rotor, em comparação com um componente de frequência na frequência de rotação do rotor, presente durante condições sadias, e no caso de corrente contínua, CC, o componente do sinal de corrente excitadora for maior do que durante as condições sadias, determina-se na etapa c) que uma falha de excentricidade estática está presente.
[0023] De acordo com uma concretização, o excitador rotativo tem um tipo CA/CA de disposição de estator-rotor.
[0024] De acordo com uma concretização, no caso de o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora compreender um primeiro componente de frequência dominante, na diferença da frequência de alimentação de energia e da frequência de rotação do rotor, e um segundo componente de frequência dominante, na soma da frequência de alimentação de energia e da frequência de rotação do rotor, determina-se na etapa c) que uma falha de curto- circuito do rotor está presente.
[0025] De acordo com uma concretização, no caso de o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora compreender um componente de frequência dominante a 3 * fs (1 - 2S), sendo que fs é a frequência de alimentação de energia e s é o desvio do rotor, determina-se na etapa c) que uma falha de curto- circuito do estator está presente.
[0026] De acordo com uma concretização, o excitador é um excitador estático compreendendo um transformador, sendo que os enrolamentos estacionários do excitador são os enrolamentos primários do transformador, e sendo que o sinal de corrente excitadora é uma corrente de saída do retificador.
[0027] De acordo com uma concretização, a condição de falha é uma falha de estator, uma falha de rotor, ou uma combinação delas, da máquina síncrona.
[0028] De acordo com um segundo aspecto da presente descrição, proporciona-se um produto de programa de computador, que compreende componentes executáveis por computador, para fazer com que um sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona execute o processo de acordo com o primeiro aspecto, quando os componentes executáveis por computador são executados em circuitos de processamento do sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona.
[0029] De acordo com um segundo aspecto da presente descrição, proporciona-se um sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona, que compreende um sensor de corrente excitadora, disposto para medir uma corrente excitadora fluindo pelos enrolamentos estacionários de um excitador, circuitos de processamento, disposto para receber um sinal de corrente excitadora de uma corrente excitadora medida do sensor de corrente excitadora, e uma unidade de armazenamento, que armazena instruções que, quando executadas pelos circuitos de processamento, faz com que o sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona execute o processo de acordo com o primeiro aspecto.
[0030] Geralmente, todos os termos usados devem ser interpretados de acordo com os seus significados usuais no campo técnico, a menos que definidos explicitamente de outro modo no presente relatório descritivo. Todas as referências a "um/o elemento, aparelho, componente, meio, etc." devem ser interpretadas abertamente como se referindo a pelo menos um caso do elemento, aparelho, componente, meio, etc., a menos que indicado explicitamente de outro modo. Além do mais, quaisquer etapas do processo, apresentado no presente relatório descritivo, não precisam ser necessariamente executadas na ordem descrita, a menos que for assim indicada explicitamente.
[0031] As concretizações específicas do conceito inventivo vão ser agora descritas, por meio exemplificativo, com referência aos desenhos em anexo, sendo que:
[0032] a Figura 1a ilustra esquematicamente um exemplo de uma configuração de máquina síncrona trifásica genérica;
[0033] a Figura 1b ilustra esquematicamente um exemplo de uma configuração de máquina síncrona trifásica com um excitador rotativo;
[0034] a Figura 1c ilustra esquematicamente um exemplo de uma configuração de máquina síncrona trifásica genérica com um excitador estático;
[0035] a Figura 2 ilustra esquematicamente um exemplo de um sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona; e
[0036] a Figura 3 é um fluxograma de um processo para determinar uma condição de falha em uma máquina síncrona, que pode ser conduzido pelo sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona na Figura 2.
[0037] O conceito inventivo vai ser descrito agora mais inteiramente a seguir, com referência aos desenhos em anexo, sendo que são mostradas concretizações exemplificativas. O conceito inventivo pode ser, no entanto, representado em muitas diferentes formas e não deve ser considerado como limitado às concretizações apresentadas no presente relatório descritivo; em vez disso, essas concretizações são proporcionadas por meio exemplificativo, de modo que sejam diretas e completas, e transmitam inteiramente o âmbito do conceito inventivo àqueles versados na técnica. Os números similares se referem a elementos similares ao longo da descrição.
[0038] Com referência à Figura 1a, um exemplo de uma máquina síncrona 10 é mostrado. A máquina síncrona exemplificada compreende um conjunto de rotor 14, e um estator 16 colocado fora da periferia do conjunto de rotor 14, para interação magnética com o estator 16 por meio de movimento rotativo. Embora uma máquina síncrona trifásica 10 seja exemplificada nas Figuras 1a-c, deve-se notar que uma máquina síncrona para o fim desta invenção pode ter um número qualquer de fases elétricas.
[0039] O conjunto de rotor 14 pode compreender eletroímãs e enrolamentos de campo 18, que, quando a corrente flui por ele, magnetizam os eletroímãs. A máquina síncrona 10 compreende ainda um excitador 20. O excitador 20 é um dispositivo, que é disposto para proporcionar uma corrente contínua ao ou aos enrolamentos de campo 18 do conjunto de rotor 14, para energizar o ou os eletroímãs. O excitador 20 pode ser alimentado com corrente dos enrolamentos de rotor 22 da máquina síncrona 20, como mostrado nas Figuras 1a-c, ou por uma fonte de energia auxiliar externa.
[0040] O excitador 20 pode ser um excitador rotativo 20-1, mostrado na Figura 1b, que compreende um estator do excitador 20- 1a, este sendo formado, por exemplo, pelo eixo 12 do conjunto de rotor 14 da máquina síncrona 10. Os enrolamentos 24 do estator do excitador 20-1a são definidos, neste caso, como sendo enrolamentos estacionários de um excitador rotativo 20-1. No caso no qual o excitador é um excitador rotativo, o estator pode ter uma disposição de estator-rotor do tipo CC/CA, em cujo caso o estator do excitador é alimentado com uma corrente contínua, como mostrado na Figura 1b, em cujo caso um retificador 32 é disposto para proporcionar corrente contínua ao estator do excitador 20-1a. Alternativamente, o excitador pode ter uma disposição de estator-rotor do tipo CC/CA, em cujo caso o estator do excitador é alimentado com uma corrente alternada. Em ambos os casos, a saída de corrente do excitador é alimentada por um retificador 25, que proporciona uma corrente contínua aos enrolamentos de campo do rotor.
[0041] Como uma alternativa a um excitador rotativo, o excitador pode ser um excitador estático 20-2, como mostrado na Figura 1c, compreendendo um transformador 26, tipicamente um transformador redutor. Os enrolamentos primários 28 do transformador 26 são conectados por uma fonte de energia auxiliar ou pelos enrolamentos do estator 22, e os enrolamentos secundários 30 são conectados a um retificador 32, que retifica a saída de corrente alternada dos enrolamentos secundários 30 do transformador 26 a uma corrente contínua, que vai ser alimentada aos enrolamentos de campo 18 do conjunto de rotor 14 utilizando escovas. Quando da referência aos enrolamentos estacionários no contexto de um excitador estático a seguir, a saída de um retificador 32, conectado aos enrolamentos secundários 30, é mencionada.
[0042] A máquina síncrona 10 pode ser uma máquina de baixa voltagem, uma máquina de voltagem média ou uma máquina de alta voltagem, e pode ter um número qualquer de fases elétricas.
[0043] A presente invenção proporciona um sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona e um processo para detecção e determinação de condição de falha eletromecânica por meio de medidas de corrente pelos enrolamentos secundários do excitador, por transformação da corrente medida no seu espectro de frequência, para obter seu conteúdo harmônico, e por análise do conteúdo harmônico.
[0044] A Figura 2 ilustra um exemplo de um sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona 1. Pode-se notar que o sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona 1 é também mostrado nas Figuras 1a-c, nas quais é acoplado a um respectivo excitador 20, 20-1, 20-2.
[0045] O sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona 1 compreende um sensor de corrente excitadora 3, disposto para medir uma corrente excitadora que flui por um enrolamento estacionário de um excitador.
[0046] O sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona 1 compreende ainda circuitos de processamento 5 e uma unidade de armazenamento 7. Os circuitos de processamento 5 são configurados para obter sinais de correntes excitadoras, isto é, medidas de correntes excitadoras, do sensor de corrente excitadora 3. A unidade de armazenamento 7 armazena instruções ou componentes executáveis por computador, que, quando executados pelos circuitos de processamento 5, fazem com que o sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona 1 execute o processo apresentado no presente relatório descritivo. Os circuitos de processamento 5 são, desse modo, dispostos para transformar o sinal de corrente excitadora para obter um espectro de frequência de corrente excitadora contendo o conteúdo harmônico do sinal de corrente excitadora. A transformação pode ser, por exemplo, uma transformação de Fourier, ou qualquer variação dela, ou qualquer outra transformação matemática que propicie a análise de frequência do sinal de corrente excitadora.
[0047] Além do mais, circuitos de processamento 5 são dispostos para determinar se uma condição de falha eletromecânica está presente, com base no conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora, e identificar o tipo de condição de falha eletromecânica.
[0048] Na presente invenção, foi deduzido um número de espectros de frequência para o sinal de corrente excitadora, característico para certas condições de falhas eletromecânicas em uma máquina síncrona. Cada um desses espectros de frequência é único para uma certa condição de falha.
[0049] A tabela I apresentada abaixo ilustra o tipo de falha para um excitador rotativo, tendo uma disposição de estator-rotor do tipo CC/CA, e a assinatura correspondente no conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora do sinal de corrente excitadora transformado. fs é a frequência de alimentação de energia, isto é, a frequência da corrente fluindo pelos enrolamentos do estator da máquina síncrona.
[0050] Desse modo, no caso no qual se determina, pelos circuitos de processamento 5, que o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora contém um componente de frequência dominante seis vezes a frequência de alimentação de energia, pode-se concluir que uma falha de curto-circuito de rotor ocorreu no rotor da máquina síncrona.
[0051] No caso no qual se determina, pelos circuitos de processamento 5, que o conteúdo harmônico da frequência da corrente excitadora contém um componente de frequência dominante a duas vezes a frequência de alimentação de energia, pode-se concluir que uma falha de curto-circuito de estator ocorreu no estator da máquina síncrona.
[0052] A tabela II apresentada abaixo ilustra o tipo de falha para um excitador rotativo, tendo uma disposição de estator-rotor do tipo CC/CA, e a assinatura correspondente no conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora do sinal de corrente excitadora transformado. fr é a frequência de rotação do rotor da máquina síncrona, e "s" é o desvio do rotor do excitador rotativo, agora agindo como um gerador de indução.
[0053] Desse modo, no caso no qual se determina, pelos circuitos de processamento 5, que o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora contém faixas laterais em torno de fs, com um primeiro componente de frequência dominante na soma da frequência de alimentação de energia e da frequência de rotação do rotor, e um segundo componente de frequência dominante na diferença entre a frequência de alimentação de energia e da frequência de rotação do rotor, pode-se concluir que uma falha de curto-circuito de rotor ocorreu no rotor da máquina síncrona.
[0054] No caso no qual se determina, pelos circuitos de processamento 5, que o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora contém um componente de frequência dominante a três vezes a diferença entre a frequência de alimentação de energia e duas vezes o desvio do rotor, isto é, 3 * fs(1 - 2S), pode-se concluir que uma falha de curto-circuito de estator ocorreu no estator da máquina síncrona.
[0055] Com um componente, ou pico, de frequência dominante, quer-se mencionar uma divergência de amplitude significativa da amplitude das frequências vizinhas. Tipicamente, a amplitude de um componente de frequência dominante é várias vezes maior do que as amplitudes das frequências vizinhas ao componente de frequência dominante no espectro de frequência de corrente excitadora.
[0056] No caso no qual se determina, pelos circuitos de processamento 5, que o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora compreende um componente de frequência dominante na frequência de rotação fr do rotor 14, em comparação com um componente de frequência na frequência de rotação do rotor 14, presente durante condições sadias, e o componente CC do sinal de corrente excitadora é maior do que durantes as condições sadias, determina-se que uma falha de excentricidade estática está presente. Isso é verdadeiro para os excitadores rotativos, em particular os excitadores CC/CA. Desse modo, a amplitude do componente de frequência, na frequência de rotação fr do rotor 14, é aumentada durante a falha de excentricidade estática, isto é, quando o rotor se desvia estaticamente do seu eixo de rotação central dentro do estator.
[0057] No caso de um excitador CA/CC, o componente de frequência dominante, que é a assinatura de uma falha de excentricidade estática neste caso, é uma função da frequência de rotação fr do rotor 14 e do desvio s.
[0058] Em uma maneira similar, os espectros de frequências de correntes excitadoras de um excitador estático contêm assinaturas nos espectros de frequências de correntes excitadoras para as falhas de rotor e estator da máquina síncrona. Teoricamente, a assinatura deve ser similar àquela para o excitador rotativo, que tem um tipo CA/CC de disposição de estator-rotor, como explicado acima.
[0059] Com referência à Figura 3, um processo de determinação de uma condição de falha eletromecânica em uma máquina síncrona, por meio de um sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona 1, vai ser agora descrito.
[0060] O sensor de corrente excitadora 3 do sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona 1 é acoplado aos enrolamentos estacionários de um excitador. No caso de um excitador rotativo, o sensor de corrente excitadora 3 é acoplado aos enrolamentos do estator do excitador. No caso no qual o excitador é um excitador estático, o sensor de corrente excitadora 3 é acoplado aos enrolamentos primários do transformador do excitador.
[0061] A corrente excitadora fluindo pelos enrolamentos estacionários é medida pelo sensor de corrente excitadora 3.
[0062] Em uma etapa a), os circuitos de processamento 5 obtém um sinal de corrente excitadora do sensor de corrente excitadora 3. O sinal de corrente excitadora pode ser o sinal de medida analógico da corrente excitadora enviado pelo sensor de corrente excitadora 3, ou pode ser uma representação digital da corrente excitadora medida, dependendo da implementação particular do sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona 1. No caso anterior, o sinal de medida analógico é convertido em um sinal digital, quando obtido pelos circuitos de processamento 5, enquanto que, no último dos casos, já foi convertido quando obtido pelos circuitos de processamento 5.
[0063] Em uma etapa b), o sinal de corrente excitadora é transformado pelos circuitos de processamento para obter um espectro de frequência de corrente excitadora. Como mencionado acima, essa pode ser uma transformação de Fourier, por exemplo, um Transformador de Fourier Rápido (FFT), ou qualquer outra transformação matemática, que transforma um sinal de domínio de tempo no domínio de frequência.
[0064] Em uma etapa c), os circuitos de processamento 5 determina se uma condição de falha eletromecânica está presente, com base no conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora, em particular, no conteúdo harmônico relacionado à frequência de estator do estator 16, pois a frequência de rotação do rotor é também relacionada à frequência de estator. A frequência de rotação do rotor é relacionada à frequência de estator pelo número de pares de polos da máquina síncrona 10. Em geral, o conteúdo harmônico de interesse inclui um componente, que é um número racional ou um número inteiro da frequência de estator. Além do mais, com base no conteúdo do espectro de frequência, um tipo de condição de falha eletromecânica também pode ser determinado. Os componentes de frequência dominantes particulares do conteúdo harmônico, que determinam se uma condição de falha está presente e o tipo de falha eletromecânica, foram apresentados acima, em conjunto com as tabelas I e II, e quando da discussão dos espectros de assinatura de falhas de excentricidade estática.
[0065] No caso de um excitador estático, o sinal de corrente excitadora é a corrente de saída do retificador transferida pelo retificador, que alimenta as escovas.
[0066] Considera-se que o sistema e o processo, apresentados no presente relatório descritivo, podem ser utilizados em um meio físico de máquina síncrona inteligente, para diagnosticar as condições de falhas eletromecânicas da máquina síncrona, e estimular o tempo de vida útil da máquina síncrona. Por meio do sistema e do processo, pode ser possível determinar as condições de falhas de uma máquina síncrona e estimar quando uma quebra completa da máquina síncrona vai ocorrer, se uma condição de falha não for tratada adequadamente. O sistema e o processo de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona podem ser utilizados em conjunto com os geradores síncronos e os motores síncronos, envolvendo altos níveis de voltagem utilizados por essas máquinas.
[0067] O conceito inventivo foi descrito basicamente com referência a uns poucos exemplos. No entanto, como as pessoas versadas na técnica vão entender facilmente, outras concretizações diferentes daquelas descritas acima são igualmente possíveis, dentro do âmbito do conceito inventivo, como definido pelas concretizações em anexo.
Claims (4)
1. Processo para determinar uma condição de falha eletromecânica em uma máquina síncrona (10) tendo um estator (16), um rotor (14) e um excitador (20-1), sendo que o excitador (20-1) é um excitador rotativo tendo um estator do excitador (20-1a), um rotor do excitador (20-1b) e enrolamentos do estator do excitador (24), sendo que o processo compreende a) obter um sinal de corrente excitadora que é uma medida de uma corrente excitadora fluindo através dos enrolamentos estacionários de excitador (24) do excitador (20-1), sendo que o sinal de corrente excitadora é uma corrente de estator do excitador; b) transformar o sinal de corrente excitadora para obter um espectro de frequência de corrente excitadora; caracterizado pelo fato de que o excitador rotativo tem uma disposição de estator-rotor do tipo CC/CA, e sendo que o processo compreende c) determinar que uma falha de excentricidade estática está presente no caso de o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora compreender um componente de frequência dominante na frequência de rotação (fr) do rotor (14) em comparação com um componente de frequência na frequência de rotação do rotor (14) presente durante condições sadias, e um componente de corrente contínua, CC, do sinal de corrente excitadora for maior do que durante condições sadias.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, no caso de o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora compreender um componente de frequência dominante a seis vezes a frequência de alimentação de energia, determina-se na etapa c) que uma falha de curto-circuito do rotor está presente.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que no caso de se determinar na etapa c) que o conteúdo harmônico do espectro de frequência de corrente excitadora contém um componente de frequência dominante a duas vezes a frequência de alimentação de energia, conclui-se que uma falha de curto-circuito de estator ocorreu no estator da máquina síncrona (10).
4. Sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona (1), caracterizado pelo fato de que compreende um sensor de corrente excitadora (3) disposto para medir uma corrente excitadora fluindo através de enrolamentos estacionários (24; 28) de um excitador (20-1; 20-2); circuitos de processamento (5) dispostos para receberem um sinal de corrente excitadora de uma corrente excitadora medida, do sensor de corrente excitadora (3); e uma unidade de armazenamento (7) que armazena instruções que, quando executadas pelos circuitos de processamento (5), faz com que o sistema de monitoramento de condição de falha eletromecânica de máquina síncrona (1) execute o processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.
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