Projeto de Infra Estrutura da Instalacao do SIMME_Final

Projeto de Infra Estrutura da Instalação do SIMME
1 - Especificação de Infra estrutura e instalação do Hardware.
1.1 - Placa de aquisição NI DAQ 6023E
A placa de aquisição NI DAQ 6023E foi instalada no PC Servidor de Monitoração
para coleta de informações dos sensores utilizados no sistema.
A placa de aquisição de dados, ou conversor A/D (analógico/digital) é o
dispositivo responsável pela conversão de qualquer sinal analógico em sinal digital.
Neste sistema de monitoração foi utilizada uma placa de aquisição modelo NI 6023E de
fabricação National Instruments (Figura 1), com as seguintes características:

16 entradas analógicas

12 bits de resolução

Taxa de aquisição máxima de 200 kS/s

8 linhas digitais de entrada/saída

Barramento PCI
Figura 1 - Placa de aquisição NI 6023E
1.2 - Placa de Comunicação Serial NI PCI-485/2
A placa de comunicação serial NI PCI-485/2, também foi instalada no PC
Servidor de Monitoração para coleta dos valores de potência gerada através do
Medidor SIMEAS-P.
Para comunicação entre o medidor de potência SIMEAS P e o computador Servidor de
Monitoração é utilizada a placa de comunicação serial modelo PCI-485/2 de fabricação National
Instruments (Figura 4.14), com as seguintes características [27]:

Barramento PCI

2 portas RS-485

Taxa de transferência máxima de 460,8 kb/s

Driver NI-Serial

Esta interface gerencia a comunicação entre o computador e o medidor de potência. Podem ser
utilizados, em uma mesma placa serial, vários medidores para cada porta RS-485 da placa.
Sendo que esta interface disponibiliza 2 portas seriais RS-485 para conectores DB-9. A
comunicação com a interface serial é feita pelo sistema de monitoração utilizando-se protocolo
de comunicação Modbus.



Figura 4.14 - Placa de comunicação serial PCI-485/2
Sensores de Proximidade Balluff, são cinco sensores de medição da vibração
relativa com faixa de medição de 0.2 a 5 mm, instalados da seguinte maneira:
 Um é utilizado para detecção da referência de rotação do eixo, localizado na
altura do mancal guia da turbina.
 Dois foram instalados no mancal guia do gerador de maneira perpendicular entre
si, sendo um na direção do reservatório e o outro na direção da área de
montagem da usina.
 Dois foram instalados no mancal guia da turbina também de maneira
perpendicular entre si, sendo um na direção do reservatório e outro na direção
da área de montagem da usina.

Sensores de pressão JUMO, são três sensores de pressão com faixa de
medição de -1 a 5Bar, instalados da seguinte maneira:
 Um foi instalado para medição da pressão na tampa da turbina.
 Um foi instalado para medição da pressão na caixa espiral.
 Um foi instalado para medição da pressão no tubo de sucção.

Medidor de potência SIMEAS-P, que indica a potência do Hidrogerador, foi
instalado na sala de comando local da UGH-03 coletando informação de
corrente e tensão do painel supervisório existente.

Condicionador de Sinais para alimentação dos sensores, com atenuadores de
tensão e conversão de grandezas elétricas, devidamente instalado no mesmo
painel onde está localizado o Servidor de monitoração.
Observação: São considerados como projeto de infra estrutura de instalação do
SIMME, também a parte do software e a disposição de cada equipamento utilizado
(computadores, medidores, sensores, condicionadores e cabeamento) nas instalações
da Usina, que serão adicionados posteriormente neste relatório.
2 – Especificação de Infra estrutura e instalação do Software SIMME
2.1 - DESCRIÇÃO DO SISTEMA SIMME
O SIMME é uma ferramenta capaz de disponibilizar continuamente informações,
para as equipes de operação e manutenção, das medições dos sinais provenientes dos
sensores instalados no equipamento, além de promover o tratamento de alarmes
enviando, quando necessário, e-mails alertando determinados usuários cadastrados a
respeito de eventos ocorridos.
Além disso, o sistema ainda é capaz de manter todo um histórico do
equipamento baseado nas informações que estão sendo armazenadas em banco de
dados, sendo que estes dados podem ser acessados a qualquer momento, local ou
remotamente, para análise dos sinais, levantamento de curvas de tendência e emissão
de relatórios.
O sistema é composto pelo hardware formado pelos sensores, condicionador de
sinal, placa de aquisição de dados, placa serial, computador etc... , que são
responsáveis pela medição, condicionamento e digitalização dos sinais monitorados ao
longo do equipamento; e também composto pelo software formado pelos módulos
servidor de monitoração, cliente e banco de dados, que são responsáveis pelo
tratamento, armazenamento e transmissão dos sinais medidos (Figura 2.1).
Figura 2.1 – Composição do Sistema de Monitoração
2.2 - GRANDEZAS MONITORADAS
Dentre as diversas grandezas mecânicas, elétricas e térmicas que podem ser
medidas para o acompanhamento da condição operativa do hidrogerador, são
monitoradas pelo sistema as seguintes grandezas:
2.2.1 - VIBRAÇÃO
São medidos através de sensores de proximidade quatro pontos de vibração
relativa nos seguintes locais:

Mancal Guia do Gerador

Mancal Guia da Turbina
Para as medições no Mancal Guia do Gerador são utilizados 2 sensores de
proximidade defasados de 90°, montados radialmente ao eixo. E para as medições no
Mancal Guia da Turbina também são utilizados 2 sensores de proximidade defasados
de 90°, montados da mesma forma.
2.2.2 - REFERÊNCIA DA ROTAÇÃO
O sinal de referência da rotação do eixo da turbina é obtido através de um
ressalto por uso de uma “pastilha” fixada no eixo. E é utilizado para o cálculo do ângulo
de fase dos sinais de oscilação do eixo, que passam a ser referenciados a este sinal de
fase.
2.2.3 - PRESSÃO
Com a medição da pressão é possível traçar o comportamento hidráulico do
hidrogerador. A medição da pressão é adquirida nos seguintes locais:

Pressão na Caixa Espiral

Pressão na Tampa da Turbina

Pressão no Tubo de Sucção
2.2.4 - POTÊNCIA
Para a medição da potência será utilizado um módulo medidor de potência da
SIEMENS, que tem uma entrada em corrente e outra em tensão fornecendo a partir
destas informações valores potência ativa e reativa.
2.2.5 - NÍVEIS DE MONTANTE E DE JUSANTE
As informações de nível de montante e jusante são obtidas a partir de armários
localizados na sala de operação da usina, que disponibilizam essas informações em
sinais de tensão em forma analógica.
2.2.6 - ESTADO DE EXCITAÇÃO DA MÁQUINA
Indica se a máquina encontra-se no estado excitada ou não excitada. A
informação de estado de excitação da máquina é obtida através de um “contato seco”
alimentado com uma tensão de +24 VDC.
2.3 - MÓDULO DE AQUISIÇÃO E TRATAMENTO DE DADOS
Este módulo é composto por algoritmos de análise e tratamento dos dados
fornecidos pelos sensores. Esse módulo possibilita análise espectral dos pontos de
vibração relativa e de pressão, além de permitir a visualização das grandezas
associadas na interface homem-máquina (Figura 2.2).
Figura 2.2 – Interface Principal do Sistema de Monitoração SIMME
O sistema ainda permite o acionamento dos alarmes associados a grandezas
monitoradas com base nas informações calculadas, realizando os registros das
ocorrências, seguindo regras predeterminadas pelos especialistas e armazenamento
destas informações.
A transmissão das grandezas monitoradas para o módulo cliente do sistema é
feita através da rede de computadores. Isso possibilita que os sinais monitorados
sejam analisados remotamente pela equipe de manutenção.
2.4 - MÓDULO DE BANCO
INFORMAÇÕES DO SISTEMA
DE
DADOS
PARA
ARMAZENAMENTO
DAS
O banco de dados do sistema de monitoração SIMME foi projetado para ser
capaz de armazenar e gerenciar as informações provenientes da monitoração de vários
hidrogeradores, facilitando também o acesso a estas informações. Visando atender
essa necessidade o banco foi desenvolvido utilizando-se o Microsoft SQL Server 2000.
O banco de dados é responsável pelo armazenamento de todas as informações
necessárias para o funcionamento dos sistemas das máquinas monitoradas como:
configurações dos sistemas, cadastro dos usuários, curvas de tendência, amostras dos
sinais, registros de eventos, etc. Sendo que para isso a estrutura do banco de dados é
composta pelas seguintes tabelas:

Tabela DESLOCAMENTO

Tabela PRESSAO

Tabela VALORES_GLOBAIS

Tabela FORMA_DE_ONDA

Tabela DATA_EVENTO

Tabela SISTEMA

Tabela FILTRO

Tabela USUÁRIO

Tabela ESCALA

Tabela ESCALA_ANALISE

Tabela ESCALA_TENDENCIA