Application of multiscale entropy production theory to hydro-turbine maintenance

Aplicación de producción de entropía multiescala teoría del mantenimiento de turbinas hidráulicas

El mantenimiento de las turbinas hidráulicas sería más fácil mediante la medición de la entropía de múltiple escala de las ondas sonoras y magnéticas que produce, debido a que la entropía, como un indicador aceptado de la complejidad de las realidades físicas, es proporcional al logaritmo del número de estados en un sistema termodinámico. Los métodos actuales incluyen el modelado paramétrico, análisis FEA, simulación CFD, diseño CAD, programación de PLC y SCADA, protecciones, pruebas de calidad de la energía y otros. En este trabajo se describe un nuevo método para calificar el resultado final del mantenimiento de la turbina. El método utilizado para el análisis de las series de tiempo de las ondas generadas por la turbina sugiere una ganancia de la entropía de la turbina hidráulica con el envejecimiento.

Se presentan varios conceptos y técnicas para cuantificar la entropía de las señales mencionadas con el fin de evaluar el rendimiento de la turbina. Se revisan estos conceptos y se presentan algunas gráficas de la entropía de las ondas tomadas cerca de turbinas hidráulicas y alternadores ubicados en Manizales, Colombia.

Introducción 

Como una de las etapas de la estación hidroeléctrica eléctrica, la turbina hidráulica es uno de los componentes más importantes para el rendimiento del sistema. Hoy en día, reduciendo la pérdida de energía en las turbinas hidráulicas, así como lidiando con el efecto de envejecimiento que causa la disminución de la producción de energía eléctrica, existen cuestiones de gran interés. En este sentido, la entropía multiescala (MSE) y la entropía mutua (ME), a través de aplicaciones de software utilizadas para analizar el sonido y las ondas magnéticas producidas por los fluidos magnéticos. MSE y ME son enfoques poco explorados en el contexto de la evaluación del rendimiento de la turbina.

No obstante, puede ser interesante explotar las propiedades de la entropía en este contexto, bajo la premisa de que las ondas generadas por la turbina pueden tener una relación con la producción de entropía. La producción de entropía ocurre durante la conversión de energía que muestra un proceso termodinámico irreversible. Cuando el agua llega a la turbina, produce energía mecánica, de manera similar, al conectarse el rotor a través del eje con la turbina, su interacción con el estator produce un campo electromagnético. Por lo tanto, la producción de información de entropía se puede utilizar para evaluar la disipación de energía mecánica desde un punto de vista termodinámico.

El análisis correcto del MSE en turbinas creará rutinas de mantenimiento predictivo apropiadas, de modo que diagnostique a tiempo el estado de la máquina y facilitará la correcta dentro del sistema y proporcionará el servicio esperado [1]. Estas rutinas de mantenimiento ponen en práctica recursos humanos, de equipo y materiales reducidos, y esto conducirá al punto de reducir recursos [2].