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dc.contributor.advisorGamarra, Daniel Fernando Tello
dc.creatorMello, Alan Cechin
dc.date.accessioned2022-09-02T17:02:43Z
dc.date.available2022-09-02T17:02:43Z
dc.date.issued2022-08-19
dc.date.submitted2022
dc.identifier.citationMELLO, A. C. Detecção de desbalanceamento de massa no rotor de turbinas eólicas utilizando algoritmos de aprendizado profundo. 2022. 79 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Controle e Automação) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, RS, 2022.por
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/26081
dc.descriptionTrabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia de Controle e Automação, RS, 2022.por
dc.description.abstractAccording to March 18, 2022 data from the Brazilian Wind Energy Association (ABEEólica) the average annual wind power generation supplies about 29 million households per month in Brazil, which corresponds to 86.4 million inhabitants. The country has 795 wind farms, 9,176 wind turbines in operation in 12 states. Wind turbines are exposed to adverse and highly variable weather conditions. Due to these external variations, wind turbines experience constantly changing loads, resulting in operating conditions that lead to intense mechanical stresses. The analysis of the costs related to the operation and maintenance of the existing parks is very important for the parks to continue functioning effectively in the Brazilian energy matrix. Thus, predictive maintenance is one of the best alternatives for the maintenance team to be able to schedule the intervention, avoiding prolonged stops on the production line. Characterized by the measurement and analysis of machine conditions, it is possible to predict possible failures in wind turbines such as the unbalanced mass between the blades, which is one of the most common failures in wind turbines. Thus, the general objective of the work is to develop predictive analysis of mass imbalance failure in wind turbine rotors by applying the Fully Convolutional Network (FCN) and Residual Network (Resnet) in a supervised learning context from the classification of univariate time series of estimated wind turbine rotation speed in the frequency domain generated through a framework using TurbSim/FAST/Simulink of a 1.5 MW wind turbine for different wind scenarios and blade unbalance parameters. Therefore, there was a significant difference in the performance results of the FCN algorithm when using class balancing on the datasets compared to the Resnet algorithm. Furthermore, it can be seen that the FCN algorithm obtained per-class and final performance results with high variability, while Resnet was able to obtain more consistency. Thus, it was possible to conclude that the experiments using balanced class datasets with the Resnet deep learning algorithm was able to obtain the best average performances for the tests performed.eng
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectaprendizado profundopor
dc.subjectclassificação de series temporaispor
dc.subjectaerogeradorpor
dc.subjectdesbalanceamento de massapor
dc.subjectdeep learningeng
dc.subjecttime series classificationeng
dc.subjectwind turbine failureeng
dc.subjectmass unbalanceeng
dc.titleDetecção de desbalanceamento de massa no rotor de turbinas eólicas utilizando algoritmos de aprendizado profundopor
dc.title.alternativeDetection of mass unbalance in wind turbine rotor using deep learning algorithmseng
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãopor
dc.degree.localSanta Maria, RS, Brasil.por
dc.degree.graduationCurso de Engenharia de Controle e Automaçãopor
dc.description.resumoDe acordo com dados de 18 de março de 2022 da Associação Brasileira de Energia Eólica (ABEEólica) a média de geração de energia eólica anual abastece cerca de 29 milhões de residências por mês no Brasil, o que corresponde à 86,4 milhões de habitantes. O país possui 795 parques eólicos, 9.176 aerogeradores em operação em 12 estados. As turbinas eólicas são expostas a condições climáticas adversas e altamente variáveis. Devido a essas variações externas, as turbinas eólicas sofrem cargas que mudam constantemente, o que resulta em condições operacionais que levam a tensões mecânicas intensas. Com isso, a análise do aspecto de custo relativo à operação e manutenção dos parques existentes é muito importante para que os parques continuem funcionando de maneira efetiva na matriz energética brasileira. Dessa forma, a manutenção preditiva se mostra como uma das melhores alternativas para a equipe de manutenção poder se programar para a intervenção, evitando paradas prolongadas da linha de produção. Caracterizada pela medição e análise de condições da máquina é que se pode prever possíveis falhas em turbinas eólicas como a de desbalanceamento de massa entre as pás a qual é uma das falhas mais comuns nos aerogeradores. Sendo assim, o objetivo geral do trabalho consiste em desenvolver análise preditiva da falha de desbalanceamento de massa em rotores de turbinas eólicas mediante aplicação das redes neurais convolucionais Fully Convolutional Network (FCN) e Residual Network (Resnet) em um contexto de aprendizado supervisionado a partir da classificação de séries temporais univariadas de velocidade estimada de rotação de aerogerador no domínio da frequência gerado por meio de uma estrutura usando TurbSim/FAST/Simulink de uma turbina eólica de 1,5 MW para diferentes cenários de vento e parâmetros de desbalanceamento de pás. Sendo assim, verificou-se significante diferença nos resultados de desempenho do algoritmo FCN ao utilizar equilíbrio de classes nos conjuntos em comparação com o algoritmo Resnet. Além disso, pode-se verificar que o algoritmo FCN obteve resultados de desempenho por classe e final com alta variabilidade, enquanto Resnet conseguiu obter mais consistência. Dessa forma, foi possível concluir que os experimentos utilizando conjunto de dados de classes equilibradas com o algoritmo de aprendizado profundo Resnet conseguiu obter os melhores desempenhos médios para os testes realizados.por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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