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dc.creatorRosa, Leonardo Dias da
dc.date.accessioned2023-03-30T20:01:38Z
dc.date.available2023-03-30T20:01:38Z
dc.date.issued2022-09-26
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/28494
dc.description.abstractStudies and surveys demonstrate that maintenance is responsible for up to 30% of a wind turbine project total cost. This raises the necessity of improving the maintenance policies in the wind energy industry. To improve the policies, it is necessary to take advantage of condition monitoring systems (CMS) in order to asses wind turbines health, predict faults, and optimize maintenance. However, the CMS relies on different subsystems, such as data acquisition, treatment, processing. The detection of problems and faults in order to avoid downtime or expensive maintenance requires the CMS to be reliable enough to detect and identify problems in advance and accurately. Considering the fact that wind turbines have a Supervisory Control and Data Acquisitiom (SCADA), this data can be used to develop and improve CMS. Among wind turbines faults, the literature demonstrate that three of the most commons wind turbines maintenance problems are rotor mass imbalance, pitch error, and leading-edge erosion in the blades. Those problems can be mitigated with the use of efficient CMS, and the early detection of them poses great value to avoid further complications or even catastrophic failures. This work proposes a methodology to analyse all of the three mentioned problems using data in SCADA. To this end, the data is obtained through numerical simulations with FAST. This data is used to train and test two machine learning (ML) algorithms, the support vector machines (SVM) and decision trees. Since SCADA data often is abundant in terms of variables available, a mathematical and numerical description of the problems are presented in order to define the most relevant variables to detect the aforementioned faults. With the defined variables, further data analysis is carried out to define the best range of operation of the wind turbine for detecting the problems. After training and testing both algorithms, the SVM achieved better results, with high accuracy, demonstrating the numerical and data analysis effectiveness.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectManutençãopor
dc.subjectAeroelasticidadepor
dc.subjectFASTpor
dc.subjectInteligência artificialpor
dc.subjectMaintenanceeng
dc.subjectAeroelasticeng
dc.subjectArtificial intelligenceeng
dc.titleAnálise de desbalanceamento de massa, aerodinâmico e erosão no bordo de ataque em pás de aerogeradores utilizando aprendizado de máquinapor
dc.title.alternativeAnalysis of mass and aerodynamic imbalances and leading-edge erosion in wind turbine blades with machine learningeng
dc.typeDissertaçãopor
dc.description.resumoEstudos demonstram que a manutenção é responsável por até 30% do custo total de um projeto de aerogerador. Esse dado evidencia a necessidade de aprimorar as políticas de manutenção na indústria eólica. Para isso, se faz necessário utilizar sistemas de monitoramento de condição - Condition monitoring systems (CMS) para avaliar a saúde de aerogeradores em operação, prever falhas, e otimizar manutenções. No entanto, os CMS dependem de outros subsistemas, como o de aquisição, tratamento e processamento de dados. A detecção de problemas e falhas de modo a evitar downtimes ou custos elevados de manutenção requerem que os CMS sejam robustos para detectar problemas com antecedência e precisão. Considerando que aerogeradores possuem Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA), é plausível utilizar dados disponíveis dessa fonte para desenvolver e aprimorar CMS. Em se tratando de falhas em aerogeradores, a literatura apresenta que três dos problemas de manutenção mais comuns são os desbalanceamentos de massa, aerodinâmico e a erosão no bordo de ataque das pás. Esses problemas podem ser detectados utilizando CMS, e a detecção prematura deles é de grande valia para evitar complicações ou até falhas catastróficas no aerogerador. O presente trabalho propõe uma metodologia para análise dos três problemas mencionados em aerogeradores utilizando dados no formato SCADA. Para isso, dados são obtidos através de simulações utilizando o FAST. Os dados são utilizados para treinar e testar dois algoritmos de machine learning (ML): Árvores de decisão e support vector machines (SVM). Uma descrição matemática dos problemas é apresentada para definir quais as variáveis mais relevantes para a detecção. Com as variáveis definidas, uma análise dos dados também é realizada para definir o melhor ponto de operação do aerogerador para detecção das falhas. Após treinamento e teste de ambos algoritmos, o SVM obteve melhores resultados, com elevada acurácia na detecção de problemas, demonstrando que as análises matemática e de dados foram efetivas.por
dc.contributor.advisor1Pinheiro, Humberto
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5900576762082210por
dc.contributor.referee1Gamarra, Daniel Fernando Tello
dc.contributor.referee2Lucena, Juliana de Almeida Yanaguizawa
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7838211919311550por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Elétricapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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