DESENVOLVIMENTO DE TECNOLOGIA ÓPTICA DE MEDIÇÃO DE TEMPERATURA DENTRO DE GERADORES DE POTÊNCIA Apresentação: Norberto Bram...
Informações Gerais Coordenador: Prof. Marcelo M. Werneck, LIF/COPPE Regina Célia S. B. Allil, LIF/COPPE Cesar C. Carvalho,...
Objetivos <ul><li>Desenvolver sensores ópticos baseados na tecnologia de rede de Bragg (FBG-Fiber Bragg Grating) </li></ul...
Requisitos <ul><li>Diminuição da grande quantidade de cabeamento existente  em medidas com Resistance Temperature Detector...
<ul><li>É um sensor intrínsico obtido com a gravação a laser no núcleo da F. O.  A FBG mais simples de ser fabricada é atr...
Fabricação com Máscara de Fase
drift  térmico teórico = 14,2 pm/°C Mecanismo da Rede de Bragg
Resposta Linear
Variação Linear das FBG em Série
Setup óptico da caracterização espectral das FBGs adquiridas
Sensores Ópticos  submetidos à variação térmica na faixa de 25 °C a 95 °C.
Otimização do Ensaio: Sensores Ópticos  submetidos à variação térmica  na faixa de 25 °C a 95 °C utilizando-se interrogado...
Encapsulamento dos Sensores.
Sistema de Medição Desenvolvido O sistema é composto de quatro sensores de FBG, uma CPU  e um interrogador óptico.
Interrogador óptico  SpectralEye 400/FOS&S <ul><li>Spectral Eye-400 (FOS&S) </li></ul>
Sistema de Medição
Janela “Wavelengths” apresenta a potência óptica e  o comprimento de onda de cada sensor. Janela “Spectrum” apresenta o pi...
Janela  “Temperature” é responsável pela aquisição de  dados  Janela “Configuration” altera os valores de referência dos p...
Testes em Campo
Sistema instalado no QLC da Máquina 3
Partida de Máquina e Evolução das Medidas
Comparação da temperatura entre FBGs e Termopares.
Capacitação COPPE/UFRJ SENSORES A FIBRA ÓPTICA COM TECNOLOGIA FBG PARA MEDIDA DE TEMPERATURA E ALTA TENSÃO Regina Célia da...
Conclusões e Melhorias <ul><li>Desenvolvimento de sensores diferenciados com diferentes encapsulamentos,  dependendo do ac...
Contatos Obrigado! [email_address] (91) 9166-0815
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  1. 1. DESENVOLVIMENTO DE TECNOLOGIA ÓPTICA DE MEDIÇÃO DE TEMPERATURA DENTRO DE GERADORES DE POTÊNCIA Apresentação: Norberto Bramatti, Eletronorte
  2. 2. Informações Gerais Coordenador: Prof. Marcelo M. Werneck, LIF/COPPE Regina Célia S. B. Allil, LIF/COPPE Cesar C. Carvalho, LIF/COPPE Carmem L. Barbosa, LIF/COPPE Jorge Dias de Lima, Eletronorte Equipe técnica da UHE Samuel, Eletronorte Gerente: Norberto Bramatti, Eletronorte Título: Desenvolvimento de Tecnologia Óptica de Medição de Temperatura Dentro de Geradores de Potência Proponente: Eletronorte Executor: LIF – COPPE/UFRJ P&D Ciclo - ANEEL: 2003 - 2004 Tempo Previsto: 18 meses Início: 11 / 2005 Custo: R$ 497.250,00
  3. 3. Objetivos <ul><li>Desenvolver sensores ópticos baseados na tecnologia de rede de Bragg (FBG-Fiber Bragg Grating) </li></ul><ul><li>Medida de temperatura dentro de geradores de potência em usinas hidrelétricas. </li></ul>
  4. 4. Requisitos <ul><li>Diminuição da grande quantidade de cabeamento existente em medidas com Resistance Temperature Detectors (RTDs). </li></ul><ul><li>Capacidade de multiplexação de dezenas de sensores numa única fibra; </li></ul><ul><li>• Medidas em tempo real de temperatura dentro de equipamentos de potência. </li></ul><ul><li>• Isolamento elétrico; </li></ul><ul><li>• Sensoriamento remoto; </li></ul><ul><li>• Acesso em ambientes exíguos; </li></ul><ul><li>• Inertes quimicamente e imunes a corrosão; </li></ul><ul><li>• Faixa de temperatura elevada para diversas aplicações; </li></ul>
  5. 5. <ul><li>É um sensor intrínsico obtido com a gravação a laser no núcleo da F. O. A FBG mais simples de ser fabricada é através da técnica da máscara de fase </li></ul><ul><li>(Kashyap e colaboradores, 1993, Othonos e Kalli, 1999). </li></ul><ul><li>Resulta na modulação periódica no índice de refração do núcleo da fibra. </li></ul><ul><li>Provoca a reflexão seletiva de uma determinada faixa estreita de luz, do sinal incidente. Essa reflexão chamamos de comprimento de onda de Bragg,   da rede. </li></ul>FBG - Fiber Bragg Grating
  6. 6. Fabricação com Máscara de Fase
  7. 7. drift térmico teórico = 14,2 pm/°C Mecanismo da Rede de Bragg
  8. 8. Resposta Linear
  9. 9. Variação Linear das FBG em Série
  10. 10. Setup óptico da caracterização espectral das FBGs adquiridas
  11. 11. Sensores Ópticos submetidos à variação térmica na faixa de 25 °C a 95 °C.
  12. 12. Otimização do Ensaio: Sensores Ópticos submetidos à variação térmica na faixa de 25 °C a 95 °C utilizando-se interrogador ótico e microcomputador.
  13. 13. Encapsulamento dos Sensores.
  14. 14. Sistema de Medição Desenvolvido O sistema é composto de quatro sensores de FBG, uma CPU e um interrogador óptico.
  15. 15. Interrogador óptico SpectralEye 400/FOS&S <ul><li>Spectral Eye-400 (FOS&S) </li></ul>
  16. 16. Sistema de Medição
  17. 17. Janela “Wavelengths” apresenta a potência óptica e o comprimento de onda de cada sensor. Janela “Spectrum” apresenta o pico de identificação do sensor. Software
  18. 18. Janela “Temperature” é responsável pela aquisição de dados Janela “Configuration” altera os valores de referência dos picos. Software
  19. 19. Testes em Campo
  20. 20. Sistema instalado no QLC da Máquina 3
  21. 21. Partida de Máquina e Evolução das Medidas
  22. 22. Comparação da temperatura entre FBGs e Termopares.
  23. 23. Capacitação COPPE/UFRJ SENSORES A FIBRA ÓPTICA COM TECNOLOGIA FBG PARA MEDIDA DE TEMPERATURA E ALTA TENSÃO Regina Célia da Silva Barros Allil Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, COPPE, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Doutor em Engenharia Elétrica. Orientador: Marcelo Martins Werneck Rio de Janeiro Setembro de 2010
  24. 24. Conclusões e Melhorias <ul><li>Desenvolvimento de sensores diferenciados com diferentes encapsulamentos, dependendo do acesso e do local de instalação. Exemplos: imersão (água ou óleo), contacto (metal) ou ambiente (ar). No caso da temperatura dos enrolamentos e do ferro do estator, o sensor precisará ser pequeno o suficiente para ser inserido nos slots do enrolamento do estator. </li></ul><ul><li>Substituição do microcomputador industrial por um sistema mais simples. </li></ul><ul><li>Ex: sistema com microcontrolador. </li></ul><ul><li>Sensores </li></ul><ul><li>Faixa de medida: 0 a 180°C; Exatidão: 1°C; auto-calibrados; até 80 pontos por equipamento de interrogação; Dimensões do elemento sensor: Aprox. 30 mm (comp) x 3 mm (diâmetro); Frequência de varredura dos sensores: 1 kHz. </li></ul><ul><li>Software </li></ul><ul><li>Comunicação com sistema supervisivo; protocolos de comunicação industrial; acesso remoto por browser; histórico, alarmes, etc. </li></ul>
  25. 25. Contatos Obrigado! [email_address] (91) 9166-0815

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