Identificação e controle tolerantes a falhas em sistemas rotativos

Resumo

Motivados pelo progresso da pesquisa em "máquinas rotativas inteligentes" com vistas a prolongar o tempo de vida útil, a segurança e a disponibilidade de máquinas rotativas, o foco principal deste projeto é o desenvolvimento de uma estratégia generalista, baseada na ampla aquisição de informações através de sensores, e que processa essas informações para o diagnóstico de falhas, sendo capaz de reagir a ocorrência ou a progressão de falhas através da criação de uma ação de controle adequado. Esta estratégia de controle tolerante a falhas é aqui desenvolvida para sistemas rotativos, suportados por mancais hidrodinâmicos, sendo estes equipamentos estratégicos em usinas de geração de energia convencionais e off-shore. Assim, as possíveis aplicações industriais destinadas aos resultados aqui obtidos são, principalmente, associadas às máquinas rotativas para geração de energia. Frente à complexidade dos sistemas mecânicos considerados, as incertezas são inevitáveis e devem ser devidamente considerados nas diferentes fases do projeto, incluindo a avaliação de propagação de incertezas, identificação de parâmetros a partir de modelos de incertezas e/ou contaminação de respostas dinâmicas por ruído, avaliação da confiabilidade, e controle robusto na presença de incertezas. Neste contexto, as habilidades de especialistas em modelagem de sistemas rotor-mancais-estruturas (especialmente os apoiados por mancais hidrodinâmicos), diagnóstico e identificação de falhas, propagação de incertezas e análise de confiabilidade, e finalmente, controle ativo de vibrações para tais sistemas, serão combinadas. As falhas a serem considerados no modelo envolvem modelagem linear e não linear de componentes críticos do sistema rotativo, considerando os efeitos de desbalanceamento, desalinhamento de eixos, cavitação e desgaste de mancais e efeitos dinâmicos estruturais. Com base nos modelos teóricos de falhas, os métodos de detecção e isolamento de falhas (FDI) devem ser configurados para fornecer informações precisas sobre a ocorrência de falhas no sistema. Com base nesta informação, um controlador de estabilização e redução de vibrações deve ser aplicado. Controladores robustos serão aplicados contabilizando eventuais não linearidades e variações das falhas. A influência das incertezas, sobre o desempenho de métodos FDI, e os níveis de confiabilidade do sistema controlado devem ser avaliados. As estratégias e os modelos desenvolvidos serão validados em bancos de testes de rotores com diferentes características, principalmente para rotores apoiados em mancais hidrodinâmicos, sob ação de um atuador eletromagnético, permitindo a realização das estratégias consideradas para falhas com características distintas. Este trabalho, portanto, visa o progresso do conhecimento nesta área, a fim de promover a aplicabilidade industrial dos métodos investigados. (AU)