BR112018003988B1

BR112018003988B1 - Método para a medição do nível de pressão sonora de um objeto de medição operado com alta tensão

Info

Publication number: BR112018003988B1
Application number: BR112018003988-8A
Authority: BR
Inventors: Peter GRIEBLER; Helmut Reisinger
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH & Co. KG
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2022-09-20
Also published as: EP3317622B1; BR112018003988A8; BR112018003988A2; EP3147636A1; WO2017050813A1; CN108027275A; EP3317622A1

Abstract

MÉTODO PARA A MEDIÇÃO DO NÍVEL DE PRESSÃO SONORA DE UMA BOBINA DE REATÂNCIA DE ALTA TENSÃO OU DE UM TRANSFORMADOR DE ALTA TENSÃO. A presente invenção refere-se a um método para a medição do nível de pressão sonora de um objeto de medição (1) operado com alta tensão, em particular, de uma bobina de reatância de alta tensão ou de um transformador de alta tensão, sendo que, um dispositivo de medição (2) disposto móvel em relação ao objeto de medição (1), o qual apresenta pelo menos um microfone de medição (8), disposto em um suporte (9), é movimentado ao longo de um trajeto de medição (3) em uma distância (5) especificada em relação ao objeto de medição (1), com as seguintes etapas de processo: movimentação de um robô de medição (4) móvel com autonavegação, no qual o suporte (9) está fixado, ao longo do trajeto de medição (3); registro de valores de medição do nível de pressão sonora por meio do, pelo menos um, microfone de medição (8); transmissão dos valores de medição do nível de pressão sonora para um canal de transmissão (6), o qual liga a unidade de posicionamento e de controle (4) com uma unidade de controle e avaliação (7).

Description

Área Técnica

[001] A invenção refere-se a um método para a medição do nível de pressão sonora de um objeto de medição operado com alta tensão, em particular, uma bobina de reatância de alta tensão ou um transformador de alta tensão, sendo que, um dispositivo de medição disposto móvel em relação ao objeto de medição, o qual apresenta pelo menos um microfone de medição disposto em um suporte, é movimentado ao longo de um trajeto de medição em uma distância especificada em relação ao objeto de medição.

Estado da Técnica

[002] Durante sua fabricação as bobinas de reatância de alta ten são e os transformadores de alta tensão são submetidos a um programa de teste e de inspeção completo. Nesse caso, a medição de ruídos operacionais é parte da rotina de teste. Uma vez que se trata de equipamentos que são empregados ao ar livre, deve ser comprovado o nível de potência sonora medido e garantido. Isso ocorre no final do processo de fabricação em forma de um protocolo de teste, o qual normalmente é anexado à entrega.

[003] A forma de procedimento durante a medição da emissão de ruído é regulada através de diversas diretrizes, regras e normas; para bobinas de reatância de alta tensão e transformadores de alta tensão a norma IEC 60076-10 é decisiva para a determinação do nível de pressão sonora, da intensidade do som e potência sonora. Durante a realização prática podem ser distinguidos dois métodos de medição.

[004] No denominado “método de ponto a ponto” o nível de pres são sonora é medido estaticamente em pontos predeterminados. Nesse caso, um microfone de medição é colocado manualmente por uma pessoa que realiza a medição em uma posição de medição. Para a medição em uma bobina de reatância de alta tensão ou em um transformador de alta tensão frequentemente são necessárias mais de 100 medições individuais. A média espacial do nível de pressão sonora medido ocorre manualmente pelo técnico de medição.

[005] No caso do denominado “método de Walk-Around” o ins trumento de medição é movimentado pelo técnico de medição ao longo de um trajeto de medição. Durante essa movimentação são registrados os valores de medição do nível de pressão sonora. A média espacial dos valores de medição do nível de pressão sonora medido é realizada pelo aparelho de medição.

[006] Ambos os métodos têm a grave desvantagem que o posici onamento do microfone de medição não é exato. Normalmente o microfone de medição é fixado em uma barra isoladora, a qual o técnico de medição segura em suas mãos. Para ele é quase impossível posicionar no espaço o microfone de medição nos pontos espaciais predeterminados com a exatidão desejada. Em consequência disso, a capacidade de reprodução de uma medição só é possível de modo limitado.

[007] Uma outra desvantagem essencial resulta do fato de que a medição é realizada na proximidade de partes de máquinas, as quais se encontram sob potencial de alta tensão. Disso resulta para as pessoas um potencial de risco considerável. Alguns pontos de medição são excluídos por motivos de segurança.

[008] Métodos de medição de ruído realizados manualmente exi gem um considerável dispêndio de tempo. Portanto, a elaboração do protocolo de teste tem custos dispendiosos.

Apresentação da Invenção

[009] Uma tarefa da presente invenção é indicar um método para a medição do nível de pressão sonora de um objeto de medição ope- rado com uma alta tensão como, por exemplo, uma bobina de reatân- cia de alta tensão ou de um transformador de alta tensão, o qual está associado a um erro menor, e sendo que, o potencial de risco para pessoas durante a realização da medição é consideravelmente reduzido, e que exige um dispêndio de tempo menor.

[010] Execuções vantajosas, aspectos e particularidades da in venção resultam da descrição e do desenho anexo.

[011] A invenção parte do conceito de um robô com autonavega- ção, o qual após uma fase de iniciação independente realiza o processo de medição na área de risco das partes de máquinas condutoras de alta tensão.

[012] O método de acordo com a invenção apresenta as etapas do método seguintes: - movimentação de um robô de medição com autonavega- ção, no qual está fixado o suporte com pelo menos um microfone de medição, ao longo do trajeto de medição; - registro de valores de medição do nível de pressão sonora por meio do, pelo menos um, microfone de medição; - transmissão dos valores de medição do nível de pressão sonora para um canal de transmissão, o qual liga o dispositivo de controle do robô de medição com uma unidade de controle e avaliação.

[013] Por meio do emprego de um robô de medição, isto é, um dispositivo de posicionamento com automovimento, navegação automática pode-se levar uma disposição de microfone de medição para a posição de medição desejada, com exatidão relativamente melhor. Isto tem a vantagem essencial que o resultado de medição é mais exato e a medição pode ser reproduzida. Uma vez que não é necessária uma manipulação manual do dispositivo de medição na proximidade de partes de máquinas condutoras de alta tensão, o potencial de risco para pessoas atuantes fica suprimido. Podem ser medidos pontos de medi- ção, que eram inacessíveis no caso de colocação manual do microfone de medição, em virtude do potencial de risco. Uma vez que após a fase de iniciação, na qual a unidade de posicionamento e de controle é programada - o processo de medição propriamente dito decorre automaticamente, a medição da emissão de ruídos pode ser realizada de modo relativamente rápido e com menos dispêndio.

[014] A fim de configurar o dispêndio técnico para a unidade de posicionamento e de controle móvel da forma mais simples possível pode ser vantajoso se os valores de medição de ruídos registrados forem avaliados por uma unidade de avaliação e controle estacionária, e forem transmitidos sem condutor a essa unidade. Isto pode ocorrer, por exemplo, através de sinais de rádio, de preferência, por exemplo, através de uma ligação de WLAN entre a unidade de posicionamento e de controle móvel e a unidade de avaliação e controle disposta estacionária em uma distância local em relação ao objeto de medição. Neste caso, o pessoal de operação pode agir a uma distância segura em relação à área de risco.

[015] Com vantagem, neste caso, o denominado "método de pon to a ponto" pode ser realizado pelo fato de que a unidade de posicionamento e de controle com autonavegação para em posições de medição predeterminadas do trajeto de medição, e em cada uma destas posições de medição registra pelo menos um valor de medição do nível de pressão sonora, e transmite esse, pelo menos um valor de medição à unidade de controle e avaliação. Assim que a medição está concluída em uma posição de medição, a próxima posição é aproxi-mada automaticamente. O posicionamento do microfone de medição pelo robô de medição pode ser realizado de modo mais exato em comparação ao posicionamento manual. Durante a medição as pessoas não estão em perigo.

[016] Neste caso, o denominado "método de Walk-Around" pode ser realizado com vantagem pelo fato de que a unidade de posicionamento e de controle com autonavegação é movimentada com uma velocidade contínua ao longo do trajeto de medição e, neste caso, transmite incessantemente às posições de medição predeterminadas valores de medição do nível de pressão sonora à unidade de controle e avaliação. A velocidade com a qual um microfone de medição é movimentado ao longo do trajeto de medição pode ser mantida relativamente exata de tal modo que os valores de medição obtidos podem ser reproduzidos. Também neste caso, a medição pode ser realizada a uma distância segura e sem perigo para uma pessoa.

[017] Quando processos de conversão e de média dos valores de medição individuais não são realizados manualmente, mas com suporte de computador, a elaboração de um protocolo de teste exige um dispêndio menor. Com vantagem o cálculo do "average sound intensity level" ou a média espacial e outros processos de computação intensiva ocorrem na unidade de controle e avaliação disposta afastada localmente.

[018] Pode ser favorável se a unidade de posicionamento e de controle com autonavegação no lado da borda for equipada com um dispositivo de determinação de posição próprio óptico que trabalha com tecnologia de rádio. Deste modo o robô de medição pode ser adaptado de forma independente ao respectivo contorno de um objeto de medição.

[019] Neste caso, pode ser vantajoso se para o robô de medição for empregado um escâner a laser ou sistemas de GPS disponíveis comercialmente.

[020] Para a locomoção acionada por força do robô de medição são apropriados diversos tipos de rodas aderentes ao solo. Com vantagem o acionamento é um acionamento elétrico. Pode ser favorável um acionamento omnidirecional, com o qual um veículo de suporte pode ser movimentado a qualquer momento em uma direção qualquer. Breve Descrição do Desenho

[021] Para mais esclarecimento da invenção, na parte da descri ção a seguir será feita referência ao desenho, do qual podem ser depreendidas outras formas de execução vantajosas, particularidades e aperfeiçoamentos da invenção, com auxílio de um exemplo de execução não restritivo. São mostrados:

[022] Na figura 1 uma vista esquemática de uma estrutura de medição para a medição do nível de pressão sonora de uma bobina de reatância de alta tensão, sendo que, de acordo com a invenção uma unidade de posicionamento e de controle (robô de medição) com au- tonavegação, na qual está fixada uma barra isoladora com dois microfones de medição é movimentada ao longo de um trajeto de medição, sendo que são medidos valores de medição do nível de pressão sonora, e sendo que, esses valores de medição são transmitidos a uma unidade de controle e avaliação afastada através de um canal de transmissão.

Execução da Invenção

[023] A figura 1 mostra, em uma representação esquemática a título de exemplo, uma estrutura de medição baseada em robôs para a medição do nível de pressão sonora de uma bobina de reatância de alta tensão. Com auxílio desse exemplo será esclarecido em detalhes, a seguir, o método de acordo com a invenção.

[024] Como desenhado na figura 1, a bobina de reatância de alta tensão 1 está fixada no solo através de quatro isoladores em um laboratório de testes. A bobina de reatância de alta tensão 1 tem a forma de um cilindro. Para o fim da medição de ruído, um dispositivo de medição 2 móvel se movimenta em torno do eixo do cilindro 10. O movimento ocorre com uma unidade de posicionamento e de controle 4, com um robô de medição 4. Como esclarecido em detalhes mais abai- xo, o trajeto de medição 3 pode ser predeterminado por meio de programação do robô 4. No exemplo da figura 1 o trajeto de medição 3 é uma pista circular. A distância de medição para a superfície de revestimento emissora de som do objeto de medição 1 está especificada na norma IEC 60076-10, por exemplo, 0,3 m, 1 m ou 2 m. A pista circular 3 está concêntrica ao eixo do cilindro 10. A bobina de reatância de alta tensão 1 tem uma altura do cilindro de 9 m. A medição de ruído ocorre em diversas seções de altura da bobina do cilindro. Os pontos de medição individuais de um plano de medição estão distanciados igualmente. A posição dos pontos de medição é predeterminada em forma de uma grade de medição, por exemplo, através da norma IEC 6007610.

[025] O robô de medição 4 apresenta uma unidade de posicio namento móvel, a qual no caso presente é um veículo de suporte controlado eletronicamente. A tração do veículo de suporte 4 ocorre através de rodas. No lado superior do veículo de suporte 4 está fixado um suporte 9 para microfones de medição. O suporte 9 é produzido de um material isolante. No exemplo em questão o suporte 9 é uma barra isoladora 9 disposta verticalmente. Sobre a barra isoladora 9 estão montados dois microfones de medição 8 dispostos em uma distância um do outro. No lado da borda o robô de medição 4 está equipado com um computador de controle (microcontrolador), no qual é executável um programa para o controle das rodas de acionamento ou para o controle de uma execução de comunicação para a transmissão de dados. O robô de medição 4 navega no piso do espaço de teste totalmente automático para posições de medição predeterminadas, e realiza a medição de emissão sonora independentemente. Além disso, na unidade móvel 4 ocorre um processamento prévio de sinais de medição, de tal modo que esses sinais de medição podem ser transmitidos para uma unidade de controle e avaliação 7 afastada localmente. Essa transmissão de sinais para um aparelho externo ocorre no canal de transmissão 6. O canal de transmissão 6 é formado pelo menos em uma seção como canal de rádio. No exemplo em questão esse canal de rádio é uma ligação de comunicação de WLAN.

[026] A unidade de controle e avaliação 7 no exemplo represen tado é um computador de controle principal, o qual está disposto em um local afastado em um ponto de controle; contudo, ao invés desse computador de controle principal estacionário, naturalmente também poderia ser empregado um laptop de uso comercial.

[027] O robô de medição 4 com autonavegação dispõe, além dis so, de um dispositivo de determinação de posição para a determinação da informação de local. Durante uma medição de ruído que decorre automaticamente essa informação permite à unidade móvel 4 parar em pontos definidos do trajeto de medição 3 ("processo de medição de ponto a ponto"), ou transitar uma rota predeterminada através do trajeto de medição 3 com velocidade predeterminada (("processo de medição de walk-around"). Neste caso, em ambos os casos é mantida uma distância 5 definida em relação ao objeto de medição 1. A distância 5 deve ser dimensionada de tal modo que é registrado o campo remoto do som do objeto 1.

[028] No exemplo em questão o dispositivo de determinação de posição é um escâner a laser (não representado em detalhes no desenho), o qual escaneia incessantemente a silhueta do objeto de medição 1 durante seu movimento no trajeto de medição 3 por meio de um raio laser, e através da recepção do sinal refletido e de sua avaliação realiza uma comparação entre o valor teórico e real. Deste modo é obtido que dentro de limites especificáveis a distância 5 predeterminada sempre é mantida em relação ao objeto de medição 1. No exemplo de execução em questão o desvio entre a posição teórica e real é me-lhor do que +/- 1 cm. Uma melhoria substancial, quando se pensa que, no caso do posicionamento manual de uma disposição de microfone de medição, dificilmente pode ser obtida uma reprodução de exatidão de 20 cm.

[029] Mas o dispositivo de determinação de posição também po de ocorrer através de sinais de rádio, por exemplo, através de um denominado "GPS Indoor".

[030] Para a elaboração de um protocolo de teste, a bobina de reatância de alta potência 1 está firmemente ancorada no solo em um laboratório de testes através de isoladores, e em condições de operação simuladas está conectada a uma rede de alta tensão. O campo de teste é um espaço com isolamento acústico, de tal modo que pode ser excluído som estranho interferente de modo considerável. O robô de medição 4 se movimenta no piso do espaço de teste. No início de uma medição ele se encontra em uma posição de estrela da sala de teste. No início de uma medição, a unidade de controle e avaliação 7 inicia o robô de medição 4. Durante essa fase de iniciação são transmitidos dados à unidade de controle do robô 4, entre eles: informações sobre o método da medição de ruído ("ponto a ponto" ou "walk-around"), o trajeto de medição 3 e a distância 5, bem como número e posição espacial dos pontos de medição ou da velocidade, bem como, disposição do microfone de medição 8. Depois dessa fase de iniciação se segue a partida. Em seguida o robô de medição 4 por seu próprio acionamento parte para o trajeto de medição 3 especificado. Assim que ele tiver alcançado esse trajeto de medição 3, começa a medição propriamente dita, pelo fato de que o veículo de suporte 4 movimenta a barra isoladora 9 com os microfones de medição 8 que se encontram sobre ela no trajeto de medição 3, e com isso na proximidade da bobina de rea- tância 1 acionada com alta tensão conclui o programa de medição de ruído. Neste caso, o robô de medição 4 navega no piso do laboratório de teste de modo totalmente automático. Os pontos de medição do microfone são transitados ou passo a passo ("método de ponto a ponto"), ou são movimentados com velocidade continuamente predeterminada ("método de walk-around") na rota predeterminada do trajeto de medição 3. O campo de som irradiado pela superfície de revestimento do cilindro do objeto de medição 1 é medido sob condições de operação reais ao longo de um período de tempo representativo. Durante esse intervalo de medição são transmitidos valores de medição para a unidade de controle e avaliação 7 através da ligação de WLAN 6. A formação de valor médio e eventualmente uma outra preparação computacional ocorre de acordo com parâmetros da norma IEC 60076-10 na unidade de controle e avaliação 7. Concluindo, os valores de medição preparados por computador são transmitidos para o protocolo de teste da bobina de reatância de alta tensão 1.

[031] No final do processo de medição o robô de medição 4 deixa independentemente por sua vez a área de risco da alta tensão e se dirige para o local de saída definido. Ali ele está então à disposição para uma nova iniciação ou medição.

[032] É compreensível que, de forma análoga, também as emis sões de ruído possam ser determinadas com tecnologia de medição em um transformador de potência. Neste caso, em geral o corpo de referência não é um cilindro de referência, mas um paralelepípedo de referência; em consequência disso a superfície de limitação ou a grade de medição no caso da medição de ruído, isto é, o trajeto de medição 3 para o robô de medição 4 então não é um círculo, mas um polígono correspondente ao contorno do plano horizontal do transformador de potência. A norma IEC 60076-10 é empregada de modo análogo.

[033] No resultado, concluindo pode-se insistir no fato de que através da medição totalmente automática com um robô de medição com autonavegação a medição da emissão de ruído pode ser realizada com precisão e capacidade de reprodução relativamente maior. Graças ao dispositivo de medição guiado por robôs não existe qualquer risco para pessoas que realizam a medição. Na perigosa área de alta tensão não é mais necessário qualquer trabalho. A economia de tempo é uma vantagem de custos na elaboração do protocolo de teste. [034] Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em deta lhes por meio do exemplo de execução preferido, assim a invenção não está limitada pelo exemplo divulgado, e outras variações podem ser derivadas disso pelo especialista, sem deixar o âmbito de proteção da invenção. Assim, o robô de medição também pode ser executado de outra forma, por exemplo, pode se movimentar sobre um platô de uma placa de suporte. A locomoção acionada por força do veículo de suporte também pode ocorrer através de correntes. Naturalmente para a determinação da informação de local também podem ser empregados outros métodos conhecidos para a determinação da posição em edifícios como, por exemplo, ópticos, por exemplo, infravermelhos. A superfície de medição varia em função da forma espacial do objeto de medição. Sobre o suporte do sensor podem ser dispostos um, dois ou também vários microfones de medição. De modo correspondente assim são registrados vários planos de medição ao mesmo tempo. Naturalmente também cada ponto de medição que fica fora de uma norma pode ser registrado por meio do método de medição de ruído de acordo com a invenção, e pode ser documentado no contexto de um protocolo de testes. Relação dos Números de Referência Usados 1 objeto de medição, bobina de reatância de alta tensão 2 dispositivo de medição 3 trajeto de medição 4 robô de medição 5 distância 6 canal de transmissão 7 unidade de controle e avaliação 8 microfone de medição 9 suporte, barra isoladora 10 eixo do cilindro

Claims

1. Método para a medição do nível de pressão sonora de um objeto de medição (1) operado com alta tensão, em particular, uma bobina de reatância de alta tensão ou um transformador de alta tensão, sendo que, um dispositivo de medição (2) disposto móvel em relação ao objeto de medição (1), o qual apresenta pelo menos um microfone de medição (8) disposto em um suporte (9), é movimentado ao longo de um trajeto de medição (3) em uma distância (5) especificada em relação ao objeto de medição (1), caracterizado por compreender as seguintes etapas, movimentar um robô de medição (4) móvel com autonave- gação, no qual está fixado o suporte (9), ao longo do trajeto de medição (3), registrar valores de medição do nível de pressão sonora por meio do, pelo menos um, microfone de medição (8), transmitir os valores de medição do nível de pressão sonora para um canal de transmissão (6), o qual liga a unidade de posicionamento e de controle (4) com uma unidade de controle e avaliação (7), sendo que o robô de medição (4) com autonavegação é movimentado com uma velocidade contínua ao longo do trajeto de medição (3) e neste ato, registra continuamente em posições de medição predeterminadas valores de medição do nível de pressão sonora e os transmite para a unidade de controle e avaliação (7).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os valores de medição no canal de transmissão (6) são transmitidos, pelo menos parcialmente, como sinais de rádio.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que por meio da unidade de controle e avaliação (7) é realizada uma média espacial dos valores de medi- ção do nível de pressão sonora.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que no lado da borda, o robô de medição (4) com autonavegação conduz consigo um dispositivo de determinação de posição óptico ou com tecnologia de rádio.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, durante uma fase de iniciação, o dispositivo de controle e avaliação (7) transmite à unidade de posicionamento e de controle (4) com autonavegação, dados contendo informações relativas ao método de medição ("ponto a ponto” ou “Walk- Around”), valores teóricos do trajeto de medição (3), informação sobre a distância (5), bem como número e posição espacial dos pontos de medição ou da velocidade, bem como disposição espacial do microfone de medição (8) na barra isoladora (9).

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o objeto de medição (1) é uma bobina de reatância de alta tensão de forma cilíndrica, a qual está montada em um subsolo ou em um plano de montagem por meio de isoladores e, sendo que, o trajeto de medição (3) é um círculo concêntrico em torno do eixo do cilindro (10).

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que para o robô de medição (4) com autonavegação é empregado um veículo de suporte provido de rodas de acionamento.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que para as rodas de acionamento é empregado um acionamento omnidirecional.