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Tipos Críticos de Sensores de Gerador e sua Posição Essencial
Sensores de temperatura do motor e de pressão de óleo: instalação próxima às fontes de temperatura e de óleo
Os sensores de temperatura do motor e de pressão do óleo desempenham um papel na determinação da confiabilidade de um gerador. Os sensores de temperatura devem ser instalados diretamente no fluxo do líquido de arrefecimento e/ou nas cabeças do motor para monitorar a chama e devem ser montados a menos de 15 cm das câmaras de combustão. Evite exposição direta à chama e/ou aos gases de escape. Os sensores de pressão do óleo devem ser instalados na galeria principal de lubrificação e em pontos de pressão extremamente alta, para capturar com precisão a pressão do sistema junto ao filtro principal. Conforme a norma NFPA 110, ambos os sensores devem ser termicamente isolados e montados de modo a evitar vibrações quando a temperatura ultrapassar 125 °F.
Detecção de tensão, frequência e corrente da carga: posicionamento para capturar os parâmetros elétricos relevantes
Para evitar uma deriva na medição e perda de fidelidade no sistema de controle, o posicionamento dos sensores elétricos é crítico. Os transformadores de corrente envolvem todos os condutores trifásicos na saída do gerador. Devem ser instalados diretamente a jusante dos enrolamentos do estator do alternador e diretamente a montante de todos os dispositivos de proteção. A medição de tensão deve ser feita diretamente e a jusante do dispositivo principal de proteção na saída. A medição de frequência deve ser realizada na extremidade superior dos enrolamentos de sintonia do alternador. Sempre que possível, reserve pelo menos trinta centímetros de folga para os cabos de alta corrente, pois isso pode resultar em degradação do sinal de instalação competitiva de até 2%.
Sensores de temperatura dos gases de escape (EGT): posicionamento, precisão e compromissos entre durabilidade e resposta térmica
A troca entre sensibilidade térmica e durabilidade é evidente com a colocação do sensor de temperatura dos gases de escape (EGT). Sensores EGT instalados diretamente no coletor de escapamento detectam os sinais térmicos mais rapidamente, em cerca de 0,5 segundo, comparado a 2–3 segundos quando instalados a jusante. No entanto, eles também suportam ciclos térmicos extremos, com temperaturas superiores a 1.800 °F (~982 °C), exigindo o uso de ligas de Inconel ou ligas resistentes a altas temperaturas, além do atraso térmico de 2–3 segundos. Também é possível instalar os sensores EGT a jusante de modo que não apresentem esse longo atraso térmico nem as condições severas de ciclagem térmica a jusante; nesse caso, o espaçamento ideal é de 18–24 polegadas (a serem posicionadas aproximadamente a 18–24 polegadas a jusante, em posição vertical ou às 10 ou 2 horas, a jusante da saída de escapamento e antes dos conversores catalíticos ou das colunas de escapamento).
Restrições Regulatórias e Ambientais que Regem a Colocação dos Sensores do Gerador
A colocação dos sensores do gerador deve ser tal que eles sejam facilmente acessíveis e exijam apenas esforço mínimo para manutenção (NFPA 110 e Artigo 700 da NEC). No contexto das condições climáticas e da localização dos dispositivos, estes também devem ser identificados de forma semipermanente com sua função e limites de segurança. Devem ainda ser garantidas tampas com classificação IP (proteção contra intrusão) de, no mínimo, IP54 para ambientes controlados e IP66 para exposição não controlada ao ambiente, a fim de proteger os dispositivos contra umidade e poeira; um espaçamento de 18 polegadas entre o coletor de escapamento (imagem térmica realizada conforme exigido pela NFPA) constitui condições térmicas adequadas, que não provocam distorção ou erros de cálculo no sistema. Na construção, as vedações não devem permitir a entrada de partículas com 50 mícrons ou maiores (OSHA).
Como as condições de instalação física podem impor restrições à colocação dos sensores: obstrução por folga, ventilação e invólucro.
Embora barreiras físicas possam impor restrições à colocação, a colocação técnica ideal pode permanecer inviável. A instalação de um corredor de serviço de 36 polegadas nas proximidades de um gerador — sempre uma zona quente e uma zona perigosa de vibração — pode tornar inviável a colocação ideal de um sensor. Em particular, nas vias de ventilação da maioria das unidades refrigeradas a ar, algumas colocações ideais podem precisar ser sacrificadas em prol da precisão das medições. Vigas de sustentação em aço cartesianas, juntamente — paradoxalmente — com tubulações de combustível e de fluido refrigerante, eliminam efetivamente muitos locais possíveis de instalação. A interferência eletromagnética, quantificada pela distância, revela que a instalação de um sensor de corrente em proximidade imediata às vigas de sustentação em aço resulta em interferência significativa. Além disso, quando exigida, a colocação de um sensor envolve grande habilidade e justificativa para sua instalação — ao invés de uma prática "teoricamente" ideal — pois essa colocação assegura, além de simetria de estabilidade térmica e facilidade de manutenção, também a integridade do sinal.
Compensação da integridade do sinal e da integração do sistema: responsabilidade funcional do sensor do gerador.
Assim como a instalação de um sensor exige a justificativa da integridade do sinal, a substituição de um sensor do gerador também exige justificativa. Enquanto o sensor estiver em risco, pode ser necessário justificar sua substituição com base em um gerador, sensor ou equipamento vizinho. Um sinal pode não ser recebido, e, caso seja recebido, pode não ser descartado. Define-se sinal como uma grandeza, normalmente dinâmica, que, em caso de falha, dá origem ao sensor do gerador. Uma medida de grandeza dinâmica ou de falha, com base nas avaliações da norma NEMA MG-010-1921, de 10 mA, é substituída. Ao tentar justificar sua remoção, pode-se, na prática, exigir uma falha do sensor do gerador. Para evitar justificativas inadequadas da substituição do sensor do gerador, a integridade estrutural pode exigir a remoção de sp
A integração robusta do sistema melhora a comunicação entre as camadas de controle. Protocolos de fieldbus, como Modbus RTU e barramento CAN, exigem impedância de terminação compatível para reduzir reflexões de sinal, prevenindo perda de pacotes e variação no tempo de marcação de timestamp. Para sistemas integrados a sistemas de gerenciamento predial (BMS), testes de validação em condições de carga total garantem que os timestamps estejam dentro de 10 ms uns dos outros. Isso permite que os clientes realizem uma análise eficaz de falhas em cascata. Uma arquitetura de sistema fechada, combinada à integração de correlação e comunicação, elimina 73% dos alarmes falsos, conforme observado no estudo de campo da NFPA 110. Além disso, fornece diagnósticos de consistência operacional em tempo real nas diversas fases de funcionamento, tais como inicialização, estado estacionário e transitórios.
Padrões comprovados em campo para posicionamento de sensores em geradores, aplicáveis em diferentes escalas de uso
A localização dos sensores do gerador é determinada mais pela importância operacional do que pelo tamanho do sistema ou pelo escopo de aplicação. Para sistemas residenciais de <20 kW, a monitoração em um único ponto é a mais comum, com sensores de temperatura, pressão do óleo e tensão posicionados nesse ponto. Cabos de sinal não blindados são conduzidos até a saída. Para sistemas comerciais e de saúde, os códigos NFPA 99 exigem redundância dupla nas interfaces críticas à missão, para isolamento de falhas e preservação da alimentação dos sistemas de segurança vital. Uma prática de redundância é adotada para determinar a importância do isolamento de falhas e, mais importante ainda, para determinar o atraso máximo permitido do sistema.
Perguntas Frequentes
Onde os sensores de temperatura do motor devem ser instalados?
Instalados o mais próximo possível da câmara de combustão, a uma distância máxima de 15 cm, para medições mais rápidas e precisas. Evite exposição direta às chamas ou aos gases de escape.
Como instalar sensores de pressão do óleo?
Para medir a pressão gerada pelo sistema, os sensores de pressão do óleo devem ser rosqueados nas galerias principais de lubrificação do sistema de óleo, antes do filtro de óleo.
Onde devem ser instalados os sensores de tensão e corrente?
Os sensores de tensão são instalados entre o disjuntor de saída principal e o disjuntor no quadro de distribuição, enquanto os transformadores de corrente são colocados ao redor dos condutores de fase nos terminais do gerador, diretamente abaixo do alternador.
Como as normas NFPA 110 e NEC Artigo 700 descrevem a identificação dos sensores?
Com etiquetas permanentes e resistentes às intempéries, a função, os intervalos de calibração e os limites de segurança dos sensores atendem às exigências da NFPA e da NEC.
Como você pode garantir que a integridade dos sinais dos sensores do seu gerador seja mantida?
Cabos em par trançado com blindagem contínua, aterrada apenas no lado de controle, e a fiação dos sensores separada dos cabos de alta potência manterão os sinais dos sensores do seu gerador livres de interferências.
