Identificando problemas de rolamento com demodulação de aceleração

Apr 30, 2023

A demodulação de aceleração (gD) é uma técnica útil para quem procura identificar um defeito de rolamento existente. Na verdade, quando esse tipo de tecnologia é usado corretamente, há poucos motivos para que uma peça de equipamento rotativo, como um motor, bomba, ventilador, compressor ou caixa de engrenagens, falhe sem aviso prévio. Embora a maior força da demodulação esteja em sua capacidade de identificar a condição dos rolamentos do elemento rolante, ela também é uma ferramenta valiosa para identificar a eficácia da lubrificação e o engrenamento inadequado das engrenagens.

História

O nascimento da demodulação comercial efetivamente começou em meados da década de 1980 com a técnica Spike Energy da IRD Mechanalysis, que inicialmente fornecia apenas uma medição geral da vibração. Depois que a empresa acompanhou a medição do Spike Energy Spectrum, outras empresas de vibração rapidamente procuraram desenvolver suas próprias soluções devido aos benefícios que os usuários finais poderiam obter em seus esforços para identificar problemas relacionados à máquina que poderiam causar paralisações não planejadas.

De unidades de condição de rolamento (BCUs) a envelope de alta frequência (HFE), a envelope de aceleração (gE) e agora demodulação de aceleração - todos eles funcionaram bem, embora pequenas variações tenham sido usadas para obter resultados semelhantes. Algumas versões usavam filtros passa-alta ou passa-faixa múltipla (BP), enquanto outras obtiveram sucesso usando apenas um filtro passa-alta (com o Fmax atuando como filtro passa-baixa). A retificação de sinal também faz parte dessa técnica de análise de vibração, com empresas usando circuitos de retificação de meia onda versus onda completa. A única coisa que todas essas técnicas têm em comum é que elas produziram resultados positivos, mas como uma técnica de processamento de sinal, vários fatores devem ser considerados para produzir bons resultados:

Por quantos materiais diferentes o sinal viaja para chegar ao sensor? A distância entre o sensor e o rolamento/engrenagem defeituoso afetará os resultados, especificamente as amplitudes.

Ele é montado com um pino roscado (que oferece a faixa de medição dinâmica mais ampla) ou o sensor é montado usando outro método?

Alguns filtros podem ocultar o sinal de defeito filtrando a energia do defeito, enquanto outros podem permitir que o sinal de defeito seja capturado.

Uma visão geral simplificada do processo gD é a seguinte (Imagem 1): Aplique um filtro passa-alto à forma de onda de aceleração bruta para eliminar frequências mais baixas. Em seguida, corrija o sinal restante. Em seguida, aplique um filtro passa-baixo (o Fmax para a medição) e execute uma análise de transformação rápida de Fourier (FFT) na forma de onda resultante.

Os estudos de caso a seguir mostram como a demodulação de aceleração foi usada para identificar rolamentos defeituosos em diversos ambientes de fabricação.

Estudo de caso nº 1: rolamento defeituoso em um motor crítico

gD confirma um defeito de rolamento no motor crítico de uma fábrica com antecedência suficiente para fornecer um prazo de entrega de cinco meses antes da interrupção do reparo agendada anteriormente em agosto. Nesse caso, a combinação de muitas medições produzidas pelo sistema de monitoramento de condição empregado pelo fabricante, um sistema microeletromecânico sem fio (MEMS) que fornece 180 leituras por mês para seis parâmetros de vibração diferentes, juntamente com gráficos de tendência constante, deu ao usuário final a confiança para continuar a operar o ativo crítico até a interrupção planejada. Devido à identificação do defeito e à criticidade do motor, as peças de reposição estavam no local e a equipe de manutenção da planta estava pronta para trocar a máquina caso sua condição se degradasse significativamente antes do tempo de inatividade planejado.

Graças às múltiplas medições diárias do sistema de monitoramento de condições, bem como à tecnologia de demodulação, foi possível eliminar a necessidade de respostas 24 horas por dia, 7 dias por semana, a alarmes de balanceamento de ativos da planta com rolamentos de elementos rolantes. Neste caso, os picos da pista externa de frequência de passagem de bola (BPFO) foram evidentes na medição demodulada, bem como na FFT de aceleração. Isso geralmente é uma indicação de um nível avançado de defeito no rolamento.