Medição de vibração wireless – caso prático 1

Os sistemas de medição de vibrações wireless apresentam oportunidades de recolher de uma forma mais fácil, informação útil, para os gestores de manutenção. Assim, neste artigo é apresentado um caso prático.

A necessidade de informação atualizada para se decidir sobre a paragem da tal máquina…

É sabido que faz parte do dia a dia dos gestores de manutenção, perante sintomas de um comportamento anormal num equipamento, serem sujeitos ao seguinte dilema:

• Decidirem se param a máquina, para uma intervenção, com um forte impacto negativo na produção e correndo o risco de não encontrarem nada;
• Não param a máquina e arriscam a que esta tenha uma avaria grave e tenha de ser sujeita a uma prolongada e dispendiosa intervenção de manutenção.

Nestas circunstâncias, o que se necessitava era de dispor de um sistema de monitorização permanente de vibrações que fornecesse, de imediato, informação em tempo real, minuto a minuto, sobre a condição de funcionamento da máquina. Efetivamente era conveniente dispor de um sistema que permitisse saber se a condição da máquina era estável e se poderia funcionar mais algum tempo, nestas condições. Ou se pelo contrário, devido à sua condição se estar a agravar, era necessário parar de imediato o equipamento para não enfrentar, inevitavelmente, uma avaria catastrófica.

Efetivamente o que ocorria no passado era que, ou o sistema de monitorização permanente já estava lá, ou teriam de passar alguns meses até um sistema novo estar a funcionar.

Pelo contrário, agora com os sistemas de monitorização wireless pode-se colocar em funcionamento um sistema como o descrito de um momento para o outro.

Medição de vibração wireless – a facilidade de montagem

De facto, não há nada mais simples de montar que um sistema de medição de vibrações wireless. Assim veja-se:

1)      Coloca-se o coletor de dados onde existe uma cobertura 3G (ou rede wireless ou Ethernet -TCPIP) e liga-se à alimentação 220V;
2)      Colocam-se os sensores nos pontos de medida e liga-se a alimentação a baterias;
3)      No browser observam-se os resultados das medidas no servidor remoto, que não necessita de estar nas instalações onde está o equipamento.

Assim, tudo junto gastou-se cerva de uma hora. Onde se gastou mais tempo e que atrás e não foi incluído, foi na configuração informática do sistema. Todavia isto não é trabalho dos técnicos de manutenção preditiva e dos gestores de manutenção que não têm de se preocupar com isto.

Exemplo prático 1 – aplicação de medição de vibração wireless

A situação do gestor do equipamento

Um grupo gerador com várias dezenas de megawatts começou a ter paragens inesperadas, sem causa aparente, disparadas pelo seu monitor de vibrações protetivo. Este disparo ocorria sempre na mesma chumaceira da turbina, e pelo mesmo sensor. Este sistema, sendo exclusivamente protetivo, tem como função exclusiva proteger a máquina em caso de vibrações excessivas. De facto, não recolhe a informação sobre as medidas que vão sendo efetuadas e, portanto, não tem funções preditivas. Desta forma não fornece informação para suportar tomadas de decisão sobre intervenções de manutenção na máquina.

Daqui surgiu a pergunta clássica:

• Decidir se se para a máquina para uma intervenção com um forte impacto negativo na produção e correndo o risco de não encontrar nada;
• Não se para a máquina e arrisca-se a que esta tenha uma avaria grave e tenha de ser sujeita a uma prolongada e dispendiosa intervenção de manutenção.

Para responder a esta questão foi solicitado à DMC para montar um sistema de monitorização de vibrações wireless cujo objetivo consistia em saber se ocorria uma real subida dos níveis de vibrações antes do sistema protetivo dar a ordem para a paragem da máquina.

A solução DMC para recolher informação adicional para abordar o problema

O sistema montado é o que se pode ver no esquema a seguir apresentado.

As configurações informáticas foram previamente efetuadas nas instalações da DMC de forma a que a colocação em funcionamento no local fosse muito rápida.

 A parametrização da medição de vibração wireless

O sistema foi parametrizado para efetuar as seguintes medições:

• Aceleração – forma de onda e espetro – cada 2 minutos
• Aceleração – valor global – cada 30 segundos
• Velocidade – espetro (2-1000 Hz) e valor global – cada 2 minutos

Os resultados da medição de vibração wireless

A seguir pode-se ver o gráfico correspondente às medições da medição de vibração wireless efetuadas entre 23 de um mês e o dia 17 do seguinte.

Como se pode ver no gráfico, neste período ocorreram paragens da máquina, no dia 28 e 30 de agosto, acionadas pelo monitor de vibrações protetivo, que mediu vibrações excessivas.

A seguir podem-se detalhes do gráfico de vibrações, numa das paragens onde se podem ver três paragens com subidas de níveis de vibrações claros nas duas últimas.

Neste gráfico com medições de dois em dois minutos, pode-se ver que num dos dias, ocorreram três paragens. Neste gráfico, as duas últimas evidenciam subidas do nível de vibrações antes da paragem.

A seguir pode-se ver o mapa espetral correspondente a este período.

Detalhes da medição de vibrações wireless antes de uma paragem

A seguir pode-se ver um detalhe do gráfico anterior.

No gráfico a seguir apresentado pode-se ver um espetro recolhido no início de uma das paragens.

Neste espetro, pode-se ver que a componente sub-síncrona é predominante e corresponde aproximadamente a 72 mícrons pico-pico, de vibração absoluta. Esta vibração, medida com um sensor de vibração relativa, seria, provavelmente, bastante mais.

Nestes gráficos pode-se ver que:

• A componente à velocidade de rotação, a 50 Hz, é quase sempre predominante;
• Existe permanente uma vibração sub-síncrona a 16,25 Hz, quase sempre menor que a vibração síncrona;
• Nalguns momentos, a coincidir com as paragens, a componente sub-síncrona, torna-se predominante.

Esta componente sub-síncrona foi relacionada com instabilidades da pelicula de óleo, motivadas por variações de temperatura do óleo. A altura das paragens, coincide com um período do Verão com temperatura ambiente média bastante elevada.

Por este exemplo, pode-se ver a informação adicional fornecida por um sistema wireless de monitorização temporária de vibrações e a sua utilidade.

 Medição de vibrações wireless – a conclusão

De facto, algumas paragens ocorreram por causa de uma vibração sub-síncrona causada pela subida da temperatura do óleo.

Esta subida de vibração, por ser relativamente pequena, por si só, não justifica o facto do sistema protetivo estar a parar a máquina.

Quando se investigou chegou-se à conclusão de que existiam outras causas adicionais que explicavam as paragens.

Este diagnóstico foi possível pela facilidade com que se monta um sistema de medição de vibração wireless.