Análisis y diagnóstico de máquinas

Análise e diagnóstico de máquinas

O ruído e a vibração não apenas irritam, como também representam emissões de energia que indicam ineficiência nas máquinas

O ruído e a vibração indicam problemas que podem afetar a estabilidade de uma máquina, tais como peças desbalanceadas, e que podem até mesmo fazer com que as máquinas parem de funcionar devido aos seus próprios efeitos nocivos.

Análise de vibração em máquinas

Os equipamentos giratórios ou de movimento alternado, tais como compressores, conjuntos motrizes, motores, bombas e turbinas, são formados por várias peças que contribuem, individualmente, para o padrão de som e vibração do conjunto todo. Nestes tipos de maquinário, as diferentes condições de carga e desequilíbrios causados por imperfeições ou massas desiguais podem resultar em vibração e ruído associado. Alcançar a eficiência e minimizar a vibração requer a detecção dessas falhas e desequilíbrios; no entanto, eles nunca podem ser completamente eliminados. Dessa forma, ao incorporar uma máquina em outra estrutura, tal como em um motor de aeronave, é importante conhecer a intensidade de vibração da máquina, a fim de evitar consequências como a criação de ressonâncias estruturais.

Compreender a intensidade de vibração de uma máquina requer análises capazes de correlacionar as medições de vibração aos processos da máquina. A análise de ordem relaciona as medições de vibração às revoluções de uma peça giratória, o que aumenta os conhecimentos sobre as máquinas, tais como conjuntos motriz, bombas, compressores e motores elétricos. É importante poder incorporar os próprios parâmetros da máquina na análise, tais como a pressão de óleo e as RPM, através do barramento CAN ou de entradas auxiliares.

Manutenção de acordo com a condição e monitoramento da condição

As mudanças nos padrões de vibração de uma máquina podem indicar o bom ou mau funcionamento da máquina. Ao diagnosticar e abordar os problemas de vibração de máquinas giratórias e de movimento alternado, é possível otimizar o seu desempenho. O monitoramento do bom funcionamento da máquina assegura a prevenção das falhas por deterioração e fadiga, maximizando o tempo de funcionamento produtivo e permitindo um melhor agendamento dos procedimentos de manutenção, reparo e revisão geral (MRO), com mais segurança entre as paralisações agendadas.

O desequilíbrio resulta de uma distribuição desigual de massa em um rotor, causando vibrações que são transmitidas aos rolamentos e outras partes da máquina. A distribuição imperfeita da massa pode ser devida a erros materiais, de design, fabricação e montagem e, especialmente, a erros ocorridos durante a operação.
A redução de tais vibrações proporciona um melhor desempenho e operações mais econômicas, bem como evita as falhas por deterioração e fadiga. Isso requer que o rotor seja equilibrado, através da adição ou remoção de massa em certas posições.

Os fatores importantes no design de máquinas modernas são determinados por velocidades cada vez maiores de serviço, maiores relações entre desempenho e peso e melhor estabilidade. O balanceamento resulta em um design mais ideal, melhor desempenho e operações mais econômicas, maior vida útil e segurança. Apesar de ser possível reduzir os erros e falhas, eles nunca podem ser eliminados a ponto do balanceamento se tornar desnecessário.

Sugestão de sistema

Balancing system overview

O nosso sistema operado pelo PULSE determina a qualidade do equilíbrio para balanceamentos simples e de dois planos, de acordo com a norma ISO 1940-1. O Consultor de Balanceamento de Múltiplos Planos Tipo 7790-B adiciona um balanceamento de três e quatro planos. Uma interface de usuário intuitiva e baseada em tarefas lhe guia rapidamente pelas tarefas, para fins de configuração, medição e criação de relatórios. O processo de balanceamento pode ser realizado no local, onde o motor é balanceado em seus próprios rolamentos e estrutura de suporte, ou através do balanceamento dos rotores em máquinas de balanceamento separadas. O balanceamento de compensação também é compatível utilizando-se dados de rotor armazenados a partir de sessões prévias de balanceamento. O procedimento de balanceamento pode basear-se na Transformação Rápida de Fourier (FFT) ou o rastreamento de ordens, para uma máxima precisão dos resultados.

Em máquinas giratórias e de movimento alternado, as diferentes condições de carga e imperfeições nas partes móveis causam vibrações e sons associados. As vibrações são definidas pelas propriedades estruturais das peças móveis e fixas da máquina. A análise de ordem relaciona as medições às revoluções de uma peça giratória, o que aumenta os conhecimentos sobre as máquinas, tais como motores de aeronaves e automotivos, conjuntos motriz, bombas, compressores e motores elétricos.

Algumas das aplicações típicas são a análise de máquinas rotativas e o processamento das varreduras da velocidade angular de veículos ou motores (aceleração/desaceleração) com relação às RPM ou outras quantidades variáveis com o tempo. A análise de ordem FFT com largura de banda fixa é ideal para situações nas quais as taxas de varredura são relativamente pequenas ou, então, para situações de varreduras de velocidade mais rápidas, nas quais os números de ordem mais baixa são de interesse. A análise de ordem rastreada é recomendada para análises de alta precisão de ordens mais altas e varreduras de alta velocidade.

Sugestão de sistema

Order analysis system overview

A nossa Análise de Ordem e software de Análise de Ordem PULSE Reflex fornecem ao PULSE tacômetros, autotrackers, analisadores de ordem e funções relacionadas de pós-processamento, bem como uma ampla variedade de recursos de exibição e três tipos de disparador adicionais – tacômetro, velocidade e intervalo de velocidade – oferecendo um conjunto completo de ferramentas diagnósticas para qualquer finalidade, desde a análise básica de ordem em tempo real (com e sem rastreamento) até a análise avançada de ordem com o PULSE Reflex.

As partes móveis em qualquer máquina rotativa eventualmente causará vibrações incômodas, que por fim levarão a avarias, devido às tolerâncias de produção e montagem, desgaste e variações de carga.

Ao utilizar várias técnicas de diagnóstico que utilizam a medição de vibração como um indicador, é possível estabelecer a causa primária da condição deteriorante da máquina e planejar as medidas corretivas. As técnicas de diagnóstico são extremamente eficazes, pois elas usam diretamente as informações contidas na assinatura de vibração da máquina. A assinatura é obtida pela análise de frequência e tempo do sinal de vibração da máquina, obtido de um sensor fixo localizado em sua superfície ou em seu interior. Ele permite a solução de problemas dinâmicos do rotor, bem como de problemas de deterioração dos componentes rotatórios e problemas estruturais.

Sugestão de sistema

Machine diagnostics system overview

O diagnóstico de máquinas PULSE usado nas sessões de aceleração/desaceleração é capaz de diagnosticar múltiplas falhas. Todas as análises podem ser realizadas simultaneamente e os sinais brutos registrados para análise posterior utilizando-se o Gravador de Dados de Tempo PULSE. O diagnóstico dos componentes transitórios é, em seguida, realizado com a Captura de Tempo PULSE. Os resultados são mostrados em relação aos dados marcados com parâmetros auxiliares, tais como temperatura, pressão de óleo, posição e velocidade do vento. O sistema inclui a Análise de Ordem Tipo 7702-N com múltiplos tacômetros, análise de ordem FFT, rastreamento de ordens, melhoria de sinal, análise envelope em rolamentos, análise Cepstrum em caixas de transmissão e registro de dados de processo/parâmetros auxiliares. Um módulo de aquisição de dados LAN-XI é ideal, oferecendo até 12 canais de entrada. O registro de parâmetros auxiliares requer o módulo LAN-XI Tipo 3056.

Os sistemas de monitoramento do funcionamento e utilização (HUMS) são mais frequentemente usados no monitoramento de caixas de transmissão críticas de helicópteros e cada vez mais em turbinas a gás, tanto em helicópteros quanto em certas aeronaves de asa fixa.
O monitoramento da vibração é um método comprovado na prevenção de falhas catastróficas de componentes rotativos, sendo o acelerômetro piezoelétrico comprovadamente o melhor sensor para tais aplicações.

Os acelerômetros HUMS normalmente possuem um desempenho e requisitos de estabilidade bastante especializados. Juntamente com os requisitos específicos das aeronaves, é obrigatória a observação de rigorosas normas de desenvolvimento e produção, tais como a AS/EN 9100, bem como de normas ambientais, como a DO-160 ‘Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment’ (condições ambientais e procedimentos de teste para equipamentos aéreos).

Sugestão de sistema

Health and usage monitoring systems (HUMS) system overview

A Brüel & Kjær fornece uma ampla variedade de HUMS e acelerômetros de monitoramento de motor, cujo design concentra-se em assegurar um sensor altamente sólido e confiável. Os sensores devem operar continuamente em condições ambientais adversas e, ainda assim, serem sensíveis o bastante para poderem detectar falhas iniciais em rolamentos e engrenagens. O tamanho e a facilidade de montagem são considerações igualmente importantes para estas aplicações.

Os fabricantes de fuselagem enfrentam requisitos rigorosos para reduzir a queima de combustível, emissões ambientais e ruído do motor, o que torna o desempenho dos motores o foco principal. As turbinas a gás são máquinas altamente complexas e que necessitam de testes e análises abrangentes durante a sua fase de desenvolvimento, a fim de que o seu comportamento dinâmico seja compreendido e otimizado. Os testes de motor consome recursos consideráveis. Com as enormes instalações de teste de motor, requisitos de aquisição de dados e muitos funcionários envolvidos, cada teste é uma grande operação, com prazos apertados e rigorosos compromissos de teste.

Sugestão de sistema

Gas turbine testing system overview

O sistema de aquisição de dados operado em LAN-XI proporciona a gravação de dados de centenas de canais dinâmicos, juntamente com o monitoramento em tempo real altamente detalhado dos dados de teste, oferecendo a capacidade de compartilhar os dados por toda a instalação de teste para posterior análise. Os operadores recebem um feedback instantâneo na forma de análises detalhadas em tempo real e informações de alarme, para assegurar a validade dos dados de teste em várias estações de monitoramento conectadas em rede.

O sistema é altamente expansível e facilmente transportável. Ele pode ser combinado a uma aquisição de dados centralizada e de alta capacidade, ou dividido em sistemas menores altamente portáteis, para facilitar o transporte entre locais e instalações de teste.

O software de processamento de dados PULSE Reflex oferece um conjunto de ferramentas com funções de pós-análise, compatíveis com uma ampla variedade de formatos para importar e exportar a sistemas nativos e externos.

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