Os sistemas de monitoramento de condição Bently Nevada são a solução principal para monitoramento de vibração e condição de sistema de eixo de máquinas rotativas industriais, como turbinas a vapor, geradores, compressores e bombas. Seu princípio fundamental é baseado na coleta e análise em tempo real de parâmetros-chave, incluindo vibração mecânica, deslocamento do eixo e velocidade de rotação. Ao identificar características anormais do sinal, ele avalia o estado de saúde do equipamento para realizar alertas e diagnósticos precoces de falhas. Os princípios específicos são detalhados a seguir:
1. Parâmetros Básicos de Monitoramento e Princípios de Detecção
O sistema adquire parâmetros físicos de operação dos equipamentos por meio de diversos sensores e os converte em sinais elétricos para análise.
Monitoramento de vibração
Adotasensores de correntes parasitas sem contatoouentre em contato com sensores de aceleração piezoelétricos:
- Sensor de corrente parasita: Baseado no princípio da indução eletromagnética. Um campo eletromagnético alternado é formado entre a sonda do sensor e a superfície metálica do eixo rotativo. Quando ocorre vibração do eixo, a variação da folga altera a intensidade da corrente parasita, que é convertida em um sinal de tensão proporcional ao deslocamento da vibração. É usado principalmente paramedição de vibração relativa do eixocom precisão de nível mícron.
- Sensor de aceleração piezoelétrico: Utiliza a característica de conversão força-elétrica dos cristais piezoelétricos para converter a aceleração da vibração mecânica em sinais de carga. Após a amplificação, emite sinais de tensão correlacionados com a intensidade da vibração, principalmente paramedição de vibração absoluta do invólucro.
Monitoramento de deslocamento do eixo/expansão diferencial
Depende principalmente de sensores de correntes parasitas. Ele mede o desvio da posição axial do eixo rotativo (flutuação do eixo) ou a expansão relativa entre o rotor e o estator (expansão diferencial) e emite sinais de tensão linear para refletir a estabilidade axial do sistema do eixo e evitar atrito entre componentes rotativos e estacionários.
Velocidade rotacional e monitoramento de fase
Adota sensores magnetoelétricos ou fotoelétricos:
- Sensor Magnetoelétrico: Calcula a velocidade de rotação detectando sinais de pulso gerados quando os dentes da engrenagem ou ranhuras de fase chave no eixo rotativo cortam o campo magnético; a frequência do pulso é proporcional à velocidade de rotação.
- Sensor chave-fase (sinal síncrono): Coleta sinais de forma síncrona com dados de vibração para analisar a fase de vibração e localizar causas de falha, como características de fase correspondentes a desequilíbrio e desalinhamento.
2. Processamento de sinal e extração de recursos
Os sinais originais coletados pelos sensores (vibração, deslocamento, etc.) são amplificados e filtrados por proximitores e depois transmitidos para hosts de monitoramento, como os racks das séries 3500 e 1770. Os recursos de falha são extraídos através dos seguintes métodos:
- Análise no Domínio do Tempo: Calcula o valor do pico de vibração, o valor RMS e o valor pico a pico para avaliar se a intensidade da vibração excede os limites padrão (por exemplo, ISO 10816).
- Análise de Domínio de Frequência: Converte sinais no domínio do tempo em espectrogramas via Fast Fourier Transform (FFT) para identificar frequências características, como frequência rotacional f, frequência 2× e harmônicos.
Exemplo: O desequilíbrio do rotor corresponde ao pico dominante em 1× frequência rotacional; o desalinhamento corresponde ao pico dominante na frequência 2×; as falhas nos rolamentos correspondem a frequências características específicas (por exemplo, frequência de falhas na pista interna = 0,6f × número de esferas do rolamento).
- Análise de tendências: Registra curvas de variação de parâmetros de longo prazo (por exemplo, tendência de vibração com tempo de operação). A taxa de deterioração do equipamento é avaliada pelas mudanças de declive; um aumento repentino na vibração geralmente indica desgaste agravado do rolamento.
3. Diagnóstico de falhas e lógica de proteção
Com base em limites predefinidos (nível de alarme/nível de perigo) e em um banco de dados típico de recursos de falhas, o sistema realiza alertas e diagnósticos antecipados graduados:
- Alarme de limite: Quando a vibração ou deslocamento excede os limites definidos (aviso de atenção, perigo de desligamento), o sistema aciona alarmes sonoros e visuais e registra a hora.
- Correspondência de recursos: Compara características espectrais em tempo real com assinaturas de falhas típicas (desequilíbrio, desalinhamento, flexão do eixo, redemoinho de óleo, etc.) para automaticamente ou auxiliar na identificação de falhas. Por exemplo, a fase estável acompanhada pelo componente dominante de frequência 1× indica principalmente desequilíbrio do rotor.
- Proteção de intertravamento: Para equipamentos críticos, como turbinas a vapor, quando os parâmetros atingem níveis de perigo, o sistema emite sinais de intertravamento para desligamento automático, evitando falhas catastróficas, como fratura do eixo e incêndio induzido por fricção.
A lógica central do monitoramento das condições do Bently Nevada pode ser resumida como:
Detecção de quantidade física em tempo real por sensores → processamento de sinal e extração de recursos → julgamento do status do equipamento com base em características.
Com medição de alta precisão sem contato e análise de sinal multidimensional, ele atualiza o modo de manutenção de manutenção preventiva para manutenção preditiva. Seu principal valor reside na detecção precoce de possíveis falhas (por exemplo, desgaste incipiente dos rolamentos, desequilíbrio do rotor), reduzindo riscos de paradas não planejadas e custos de manutenção.
Análise de questões técnicas clássicas
Q1: Sem cabo de extensão, uma sonda de sensor de corrente parasita de 5 metros pode ser combinada diretamente com um próximor de 5 metros para uso?
UM: Sim. Só precisa atender a isso
comprimento da sonda + comprimento do cabo de extensão = comprimento nominal do próximor. O cabo de extensão serve principalmente para instalação e comissionamento convenientes.
Exemplo: sonda de 1m + cabo de extensão de 4m = compatível com próximor de 5m.
Q2: A sensibilidade da sonda é 7,87 V/mm. Qual é o fator determinante?
UM: Depende principalmente do material da sonda (aço 4140). Qualquer alteração no material alterará a sensibilidade.
Q3: Como a área de superfície do eixo medido afeta os resultados da medição?
UM: Maior diâmetro da sonda → maior distância de medição, menor sensibilidade e menor linearidade.
Por outro lado, menor diâmetro da sonda → menor distância de medição, maior sensibilidade e melhor linearidade.
Q4: Quais parâmetros do próximor e da sonda são fixos e combinados?
UM: Radiofrequência fixa do próximor; capacitância fixa, indutância e resistência do cabo coaxial e conjunto de sonda. Isso garante proporcionalidade linear entre a folga da sonda ao eixo e a tensão de folga.
Q5: Por que dobrar o cabo coaxial em um ângulo reto causa leituras inválidas, enquanto as leituras voltam ao normal após o endireitamento?
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