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II Análise de vibrações em rolamentos - análise do envelope

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II Análise de vibrações em rolamentos - análise do envelope

Aqui apresenta-se a 2ª aula do curso, que é constituído pelas seguintes partes:
1. Características das vibrações em rolamentos
2. Vibrações em rolamentos - Análise do Envelope
3. Vibrações em rolamentos - Exemplos de análise do envelope
4. Vibrações em rolamentos - Análise por Bandas
5. Vibrações em rolamentos - Exemplos de análise de vibrações em rolamentos
6. Vibrações em rolamentos - Medição de emissão acústica em rolamentos
7. Integração de tecnologias: análise de óleos e vibrações
8. Vibrações em rolamentos - Medição de tensão em veios
9. Proteção de rolamentos em motores com variadores de frequência

Aqui apresenta-se a 2ª aula do curso, que é constituído pelas seguintes partes:
1. Características das vibrações em rolamentos
2. Vibrações em rolamentos - Análise do Envelope
3. Vibrações em rolamentos - Exemplos de análise do envelope
4. Vibrações em rolamentos - Análise por Bandas
5. Vibrações em rolamentos - Exemplos de análise de vibrações em rolamentos
6. Vibrações em rolamentos - Medição de emissão acústica em rolamentos
7. Integração de tecnologias: análise de óleos e vibrações
8. Vibrações em rolamentos - Medição de tensão em veios
9. Proteção de rolamentos em motores com variadores de frequência

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II Análise de vibrações em rolamentos - análise do envelope

  1. 1. Análise de Vibrações em Rolamentos 2 Análise do Envelope
  2. 2. Sobre a DMC e a D4VIB equipamentos e serviços de manutenção preditiva Adaptamo-nos às suas necessidades ! Software Hardware Formação Implementação Medições Apoio técnico Relatórios
  3. 3. Programa 1. Características das vibrações em rolamentos 2. Vibrações em rolamentos - Análise do Envelope 3. Vibrações em rolamentos - Exemplos de análise do envelope 4. Vibrações em rolamentos - Análise por Bandas 5. Vibrações em rolamentos - Exemplos de análise de vibrações em rolamentos 6. Vibrações em rolamentos - Medição de emissão acústica em rolamentos 7. Integração de tecnologias: análise de óleos e vibrações 8. Vibrações em rolamentos - Medição de tensão em veios 9. Proteção de rolamentos em motores com variadores de frequência
  4. 4. PROGRAMA DE FORMAÇÃO 2020 Para mais informações ver www.dmc.pt
  5. 5. Vibrações Termografia Ultrassons Análise de motores elétricos Tecnologias preditivas Emissão acústica Medição de tensão em veios
  6. 6. Equilibragem no local Proteção de rolamentos Tecnologias corretivas Alinhamento de veios Calibração de cadeias de monitorização de vibrações
  7. 7. Introdução Também designada de…. ❑PeakVue ❑Espectro de Spike Energy ❑Desmodulação ❑Análise do envelope ❑Etc. A análise do envelope é, atualmente, a ferramenta por excelência, para deteção de avarias em rolamentos por análise de vibrações. Tornou-se também essencial para diagnosticar todos os problemas mecânicos que podem gerar choques, como sejam engrenagens em mau estado, folgas, desapertos, etc.
  8. 8. Forma de onda normal de um rolamento degradado • Forma de onda normal • Visíveis alguns impactos
  9. 9. Espectro normal de um rolamento degradado • Espectro normal • Sinais de altas frequências • Não existe indicação clara de defeito no rolamento
  10. 10. Dois problemas a ultrapassar na medição de vibrações em rolamentos 1. As máquinas têm vibrações de nível importante nas baixas frequências 2. Análise do espectro FFT - limitações
  11. 11. As vibrações nas máquinas 1ª As máquinas têm vibrações de nível importante nas baixas frequências que mascaram e surgem misturadas com as de amplitude menor dos danos nos rolamentos
  12. 12. As máquinas têm vibrações de nível importante nas baixas frequências >> Eliminação de vibração a baixas frequências >> Introdução de filtro passa alto Forma de onda antes do filtro Forma de onda depois do filtro O crescimento dos picos é mais fácil de detetar
  13. 13. Análise do espectro FFT - limitações 2ª Para se ter resolução, para se poder observar as frequências características dos rolamentos no espectro, a frequência de amostragem da forma de onda não é suficiente para detetar picos de impacto
  14. 14. Solução – separar a taxa de amostragem da forma de onda da frequência máxima do espetro, através de uma amostragem preliminar para deteção de picos de impacto
  15. 15. O que nos interessa no diagnóstico de impactos nos rolamentos? 1º A sua periodicidade >>>> frequência 2º A sua amplitude exata
  16. 16. Analise do espectro FFT - limitações 3ª Dos impactos resultam vibrações às frequências naturais dos órgãos sujeitos aos impactos , o que é uma informação sem interesse Tempo - segundos Tempo - segundos Forma de onda do rolamento Forma de onda expandida
  17. 17. Uma informação muito importante consiste no período de repetição dos choques Retificação
  18. 18. Esquema de funcionamento do envelope antigo Filto Passa Alto Filtro Passa baixo Rectificação da forma de onda Remoção de DC Conversão A/D FFT Fase do Envelope Forma de onda antes do filtro Forma de onda rectificada Espectro do envelope
  19. 19. Análise do espectro FFT – limitações do envelope antigo 2ª Para se ter resolução, para se poder observar as frequências características dos rolamentos no espectro, a frequência de amostragem da forma de onda não é suficiente para detetar picos de impacto
  20. 20. Tempo de resposta de circuitos de retificação • Tempo de resposta de filtros analógicos = atraso na resposta • Impacto inicial dos rolamentos têm uma duração muito curta Forma de onda do envelope O envelope tradicional não consegue medir com precisão o nível de eventos muito curtos
  21. 21. A amplitude da forma de onda e do envelope antigo A frequência de amostragem é normalmente de 2,56 X Fmax Exemplo: Fmax= 500 Hz >>>> F amostragem = 1280 HZ 1 seg. / 1280 = 0,78 milisegundos Questões • Será que uma das amostras coincide com o pico da forma de onda? • Será que medimos corretamente o nível do sinal ?
  22. 22. Duração de fenómenos Para se obter a amplitude exacta a frequência de amostragem da forma de onda deve ser bastante superior a este valor Uma amostragem a 2,56 vezes o Fmax do espectro do envelope não é suficiente !!!! Os impactos têm uma duração entre os micro (ondas de tensão) e os milisegundos (impactos) esferas ondas de tensão Pista exterior defeito
  23. 23. Progressão de Defeito • Fase inicial • Fendas à superfície • Impulso estreito (menos de 1 ms) Menos de 1 ms
  24. 24. Progressão de Defeito • Fase inicial • Fendas à superfície • Impulso estreito (menos de 1 ms) • Fase avançada • Arranque, picadas • Impulso mais longo (alguns ms) Menos de 1 ms 2-3 ms
  25. 25. Exemplo de amostragem a elevada frequência para se obter amplitude correta da forma de onda Deteção de picos de impacto
  26. 26. Tempo de resposta • Tempo de resposta de filtros analógicos = atraso na resposta • Impacto inicial nos rolamentos têm uma duração muito curta Menos de 1 ms Forma de onda do envelope tradicional O envelope tradicional não consegue medir com precisão o nível de eventos muito curtos Forma de onda com detecção de picos de impacto
  27. 27. Solução – separar a taxa de amostragem da forma de onda da frequência máxima do espetro, através de uma amostragem preliminar para deteção de picos de impacto
  28. 28. Esquemas de funcionamento tradicional < – >mais recente Detecção Digital de picos de impacto FFT Envelope tradicional Envelope com detecção de picos de impacto Filto Passa Alto Filtro Passa baixo Rectificação da forma de onda Remoção de DC Conversão A/D FFT Fase do Envelope Filto Passa Alto Rectificação da forma de onda
  29. 29. Análise em Frequência Resultados frequentemente semelhantes • Ambos fornecem indicação clara da frequência de impacto Espectro do envelope com deteção de picos de impactoEspectro do envelope tradicional  O envelope tradicional é mais sensível a “ruído” (problema a baixos RPM)
  30. 30. Medição de Amplitude Os resultados parecem semelhantes , com excepção dos níveis medidos. O verdadeiro nível de impactos é de 0.05 g: Envelope tradiconal tem erros de 90% A detecção de picos de impacto evidencia o nível real (amplitude = 0.006 g) (amplitude = 0.05 g) Espectro do envelope tradicional Espectro com detecção de picos de impacto
  31. 31. Envelope tradicional é menos eficiente com: máquinas de baixa velocidade impulsos demasiado curtos para serem registados Forma de onda do envelope tradicional Forma de onda com detecção de picos de impacto Deteção em Frequência(cont.)
  32. 32. Diagnóstico com base na forma de onda Envelope tradicional distorce forma de onda A técnica de detecção de picos de impacto mantém a forma original
  33. 33. Envelope tradicional é menos eficiente com: máquinas de baixa velocidade (menos de 30 RPM) Solução: Aumentar Frequência Máxima do FFT Em vez de se medir o impacto tenta-se medir máquina a vibrar às suas frequências naturais Deteção em Frequência(cont.)
  34. 34. Análise em Frequência(cont.) Envelope tradicional é menos eficiente com: máquinas de alta velocidade (mais de 3,600 RPM) • os impulsos tendem a “amontoar-se” Forma de onda do envelope tradicional Forma de onda com deteção de picos de impacto
  35. 35. Comparação Método Envelope tradicional Com detecção de picos de impacto Circuitos Analógicos Analógicos e digitais Resposta Com atraso A elevada frequência (Ex.: 100 KHz ) Detecção de frequência Tipicamente boa Sempre boa Nível Sem significado Preciso e pode-se usar para tendência Saídas para diagnóstico Só espectro Espectro e forma de onda
  36. 36. Análise do Envelope regras de aplicação • Rolamentos – filtro passa alto a frequência superior a 40 vezes a velocidade de rotação • Engrenagens - filtro passa alto a frequência superior a 3,5 vezes a frequência de engrenamento • A frequência máxima do espectro do envelope têm de ser inferior á do filtro passa alto, e convém preferencialmente ser inferior a metade deste. • Cuidado com a montagem do acelerómetro !!!! • Não efetuar médias – aumentar a resolução (tem o mesmo efeito de efetuar médias)
  37. 37. Análise do Envelope - regras de aplicação e RPM RPM Filtro Passa Alto Fmax Base Magnética Numero de Médias Minimo Nº de linhas 0 - 700 500 Hz 40 x RPM 2 polos 800 700 -1500 1000 Hz 40 x RPM 2 polos 800 1501 - 3000 2000 Hz 40 x RPM Plana 1600 3001 - 4000 2000 Hz 30 x RPM Plana 1600 4001 - ... 5000 Hz 40 x RPM Plana 1600 1
  38. 38. Aplicações de Diagnóstico de Forma de Onda A deteção de picos de impacto na forma de onda fornece informação de diagnóstico crucial: Correntes e gruas : ciclos muito curtos com velocidade a variar muito rapidamente. Equipamento com velocidade de rotação muito baixa: a rodar a menos de 50 RPM Engrenagens com dentes partidos: O espectro disponibiliza o diagnóstico, mas… A forma de onda indica a severidade
  39. 39. Diagnóstico a partir da forma de onda Exemplo de defeito em rolamento em máquina de baixa velocidade de rotação: • impactos individuais surgem claramente • é visível o nível dos impactos • esta informação não surge no espectro FFT
  40. 40. Forma de onda normal de um rolamento em mau estado Forma de onda normal • visível algum nível de impactos • Reduzida amplitude só 0.043 g pico
  41. 41. Espectro FFT normal de um rolamento em mau estado Espectro normal • nenhuma indicação clara • Reduzida amplitude só 0.0002 g RMS
  42. 42. Forma de Onda de Envelope de Pico de Impacto de rolamento em mau estado Forma de Onda de Pico de Impacto •indicação clara de mau rolamento • Amplitude verdadeira de 3.72 g pico
  43. 43. Espectro de Pico de Impacto normal de um rolamento em mau estado Espectro de picos de impacto • picos evidentes no espectro •Amplitude significativa 0.7 g RMS
  44. 44. Resumo Análise de vibrações com Envelope dos picos de impacto: •Ferramenta poderosa deteção de pancadas; •Nomeadamente em rolamentos e engrenagens, mas não só; •Eficaz também a baixas velocidades de rotação •Amplitude precisa e utilizável para efetuar tendência •Mede o nível real dos impactos •É possível avaliar a severidade dos danos Pode ver neste link uma artigo sobre este tema
  45. 45. Sistemas protetivos e preditivos Ex Meggitt Vibro-Meter® Transmissores de vibrações Monitorização permanente de vibrações Sistemas wireless Análise da assinatura de motores elétricos pela técnica do MCM Sistemas de monitorização permanente
  46. 46. • Vibrometros • Analisadores de vibrações • Coletores de dados • Medidores de ultrassons • Sensores de vibrações Equipamentos portáteis
  47. 47. Pode ver um artigo sobre este tema neste link www.DMC.com https://www.dmc.pt/analise-vibracoes-rolamentos/
  48. 48. PROGRAMA DE FORMAÇÃO 2020 Para mais informações ver www.dmc.pt
  49. 49. OBRIGADO Esperamos que esta apresentação tenho sido interessante

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