PT1454058E - Processo para a monitorização de um sensor - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A MONITORIZAÇÃO DE UM SENSOR" A presente invenção refere-se a um processo para monitorizar um sensor de detecção da velocidade do fluxo de um fluido. Além disso a invenção refere-se a um dispositivo destinado a realização deste processo.

Ficou já a ser conhecido pelo documento JP 11072502 um método que consiste em testar ou detectar o funcionamento defeituoso de anemómetros que num determinado processo trabalham de maneira anómala. Para tal o sinal do anemómetro é analisado por meio de um calculador, sendo os dados de análise comparados em diversas condições do vento, sendo possível deduzir a partir daí um sinal de erro.

Pelo documento JP 57-198870 ficou a ser conhecido um equipamento de teste para anemómetros, com o qual o anemómetro é testado sob condições reais. Pelo documento US 4331881 ficou a ser conhecido um método que consiste em integrar um anemómetro numa instalação de energia eólica, sendo o sinal do anemómetro utilizado para comandar a instalação de energia eólica.

Sensores para monitorizar as velocidades de fluxo de fluidos de livre escoamento são conhecidos desde há longa data. Tratando-se de fluidos, utilizam-se os mais diversos caudalímetros. Tratando-se de fluidos no estado gasoso, de entre 1 os quais se conta também o ar, utilizam-se por exemplo anemómetros nas mais diversas formas de construção.

Estes sensores estão frequentemente expostos no local de instalação a condições ambientais que podem afectar o seu modo de funcionamento seguro. Assim, por exemplo, os anemómetros fixados em instalações de energia eólica podem muito bem, dependendo do tempo, estar sujeitos a congelamento. É fácil imaginar que um tal anemómetro congelado já não está de maneira nenhuma em condições de detectar e de emitir um valor correcto da velocidade do fluxo do ar. Uma disposição redundante não constitui aqui uma solução satisfatória, dado que também o anemómetro previsto de maneira redundante está evidentemente sujeito a congelamento. 0 documento US 4331881 apresenta um dispositivo para manter constante em instalações de energia eólica a relação entre a velocidade das pontas das pás do rotor e a velocidade do vento.

Por esse motivo o objectivo da presente invenção é o de aperfeiçoar um processo e um dispositivo do género de início referido de tal maneira que se torna possível efectuar uma monitorização de um sensor sem ser obrigado a prever sensores redundantes.

Este propósito é concretizado no processo em apreço pela correlação da velocidade de fluxo do fluido, que é indicada pelo sensor, com pelo menos um parâmetro operacional de uma instalação operada por acção do fluido. Para tal a invenção baseia-se no conhecimento de que uma instalação do género em apreço não é só operada com base nos dados deste sensor único, dependendo em vez disso o funcionamento frequentemente de uma 2 multiplicidade de parâmetros. Em consequência disso obtém-se, independentemente do sensor a monitorizar, mas em função das condições fluídicas de cada caso, um determinado estado operacional. Correlacionando então um parâmetro operacional caracteristico com a velocidade de fluxo indicada pelo sensor é possivel depreender desta correlação um critério sobre se estes valores têm uma relação reciproca plausível, isto é, se o sensor trabalha impecavelmente. 0 objectivo proposto atinge-se além disso pela adopção de um dispositivo que comporta um sensor que detecta a velocidade de fluxo de um fluido, de uma instalação operada por acção do fluido e de um dispositivo de correlação para efectuar o relacionamento recíproco da velocidade de fluxo do fluido indicada pelo sensor com pelo menos um parâmetro operacional da instalação.

De acordo com um aperfeiçoamento preferido do processo os dados do sensor são correlacionados em paralelo ou em série com os parâmetros operacionais. Uma correlação dos dados em paralelo aumenta a fiabilidade do critério relativo à função do sensor. Por outro lado pode no entanto fazer sentido, dependendo do estado de funcionamento da instalação, utilizar, consoante as condições operacionais, antes de mais um primeiro parâmetro operacional para efectuar a correlação, fazendo no entanto entrar, quando as condições operacionais se alterarem, um segundo ou mais outros parâmetros operacionais para a correlação, para deste modo chegar a uma avaliação tanto quanto possível fiável.

De acordo com uma forma de realização especialmente preferida da invenção o dispositivo de correlação está logo à 3 partida integrado na instalação, podendo assim efectuar de maneira simples a aquisição dos parâmetros operacionais necessários à correlação e proceder a uma correspondente comparação.

Aperfeiçoamentos vantajosos da invenção encontram-se indicados nas reivindicações secundárias. A seguir descreve-se mais em pormenor, mediante as figuras, um exemplo de realização da invenção. Mostra-se na:

Figura 1 uma instalação de energia eólica; e

Figura 2 curvas caracteristicas dos parâmetros operacionais da instalação de energia eólica. A figura 1 mostra uma instalação de energia eólica que comporta uma torre 10, uma gôndola 12 montada sobre a torre 10 e provida de um rotor com pás 14 de rotor que accionam um gerador instalado na gôndola, que não está representado na figura e que gera energia eléctrica na dependência da velocidade do vento. Além disso está previsto no topo da gôndola 12 um anemómetro 16 que detecta a velocidade do vento.

Dado que especialmente no Inverno e na presença de correspondentes condições climatéricas é muito bem possível verificar-se um congelamento do anemómetro 16 e em consequência disso erros de medição da velocidade do vento, efectua-se a monitorização do anemómetro 16, para o que a potência da instalação de energia eólica, que é gerada na dependência da velocidade do vento, é correlacionada com a indicação do anemómetro 16. Sendo a potência gerada pela instalação de 4 energia eólica maior do que seria de esperar em função da velocidade do vento detectada pelo anemómetro 16, é possivel concluir desse facto que o anemómetro 16 não funciona em perfeitas condições, dado que não seria possivel gerar a potência efectivamente gerada se a velocidade do vento não fosse suficiente para tal.

Na figura 2 esta relação encontra-se mais uma vez representada mediante curvas caracteristicas. A curva caracteristica 20 representa o desenvolvimento da potência gerada pela instalação de energia eólica em função da velocidade do vento. A abcissa é por isso referenciada por "V", designando a velocidade do vento, enquanto que a ordenada representada por "P" designa a potência. Como se reconhece pela curva caracteristica, a potência sobe à medida que a velocidade do vento cresce, até ser atingida num ponto da abcissa referenciado por 24 a velocidade nominal do vento. A partir daqui a instalação de energia eólica gera a potência nominal. Deste modo é possível, pelo menos para a secção que vai desde a origem da curva caracteristica até este ponto de comutação 24, correlacionar a velocidade do vento com a potência gerada para concluir a partir desta correlação se o anemómetro 16 funciona ou não funciona em perfeitas condições.

Quando for atingida a velocidade nominal do vento a curva caracteristica 20 de potência já não fornece no entanto nenhum critério válido para a correlação com a velocidade do vento indicada pelo anemómetro. Em vez da curva caracteristica de potência pode no entanto recorrer-se agora à curva caracteristica 22 do ângulo de ataque da pá a partir do momento em que é atingida a velocidade nominal do vento, sendo que à medida que essa velocidade do vento aumenta se faz variar o 5 ângulo de ataque das pás do rotor. Isto encontra-se representado na curva característica de baixo; neste gráfico a abcissa encontra-se novamente referenciada por "V", indicando a velocidade do vento e a ordenada por "a", indicando o ângulo de ataque das pás do rotor. Da curva característica depreende-se que o ângulo de ataque se torna menor à medida que a velocidade do vento cresce. Assim, torna-se possível, depois de ter sido ultrapassado o ponto de comutação 24, determinar mediante o ângulo de ataque "a" das pás do rotor se o anemómetro 16 continua a indicar a velocidade correcta do vento. É evidente que em vez desta utilização consecutiva de vários parâmetros operacionais, que depende da situação operacional da instalação de energia eólica, é também possível tomar em consideração simultaneamente estes parâmetros. Sempre que a velocidade do vento for portanto inferior à velocidade nominal do vento, utiliza-se como parâmetro operacional a potência eléctrica gerada pela instalação, efectuando-se simultaneamente a aquisição do valor do ângulo de ataque das pás 14 do rotor. Sendo ultrapassado o ponto 24 de comutação e em consequência disso também a velocidade nominal do vento, passa a utilizar-se o ângulo de ataque das pás 14 do rotor, sendo simultaneamente tomada em consideração a potência gerada pela instalação.

Este processo de acordo com a invenção e o correspondente dispositivo podem evidentemente ser aplicados não só em instalações de energia eólica. Nas centrais hidráulicas o caudal de água debitado pode ser correlacionado com a potência eléctrica gerada. 6

Mesmo nas máquinas de combustão interna é possível aplicar estes processos e este dispositivo para monitorizar por exemplo a admissão de combustível. Neste caso o caudal de combustível pode ser correlacionado com a potência (mecânica) gerada.

Lisboa, 25 de Julho de 2007 7

Claims (7)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Processo para monitorizar um sensor que detecta a velocidade de fluxo de um fluido, caracterizado por se efectuar a comparação da velocidade de fluxo do fluido, que é indicada pelo sensor (16), com pelo menos um parâmetro operacional de uma instalação (10, 12, 14) accionada pelo fluido, tratando-se por exemplo de uma instalação de energia eólica.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se utilizarem simultaneamente ou consecutivamente vários parâmetros operacionais para serem comparados com os dados do sensor.
3. 3. Dispositivo para a realização do processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por se prever um sensor (16) que detecta a velocidade de fluxo de um fluido, uma instalação (10, 12, 14) accionada pelo fluido, tratando-se por exemplo de uma instalação de energia eólica, e um dispositivo comparador para comparar a velocidade de fluxo do fluido indicada pelo sensor (16) com pelo menos um parâmetro operacional da instalação (10, 12, 14) .
4. 4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o dispositivo comparador estar integrado na instalação (10, 12, 14) .
5. 5. Dispositivo de acordo com as reivindicações 3 ou 4, caracterizado por estar previsto um sensor (16) montado no topo ou no interior da instalação. 1
6. 6. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 5, caracterizado por se prever um sensor (16) com a configuração de um anemómetro e uma instalação (10, 12, 14) com a configuração de uma instalação de energia eólica.
7. 7. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações 3 a 5, caracterizado por se prever um sensor (16) com a configuração de um debitómetro e uma instalação com a configuração de um gerador hidráulico ou de uma máquina de combustão interna. Lisboa, 25 de Julho de 2007 2 1/2 Fig. 1

   2/2 Fig. 2