Medição da vibração relativa do rotor utilizando sensores de deslocamento linear sem contacto.

Com o Balanset-1A é possível medir a vibração relativa do rotor utilizando codificadores lineares sem contacto.

1.1 Seleção do tipo de sensor e definição.
Dependendo da tarefa, podem ser utilizados sensores de vibração ou sensores de deslocamento para medições.
Para selecionar o tipo de sensor, é necessário, no painel "Tipo de sensor" (na parte inferior da janela principal), colocar uma marca no campo "Vibro" ou "Linear".

Fig. 1. A janela principal de trabalho do programa Balanset.

Antes de iniciar a medição, é necessário certificar-se de que os coeficientes de conversão dos sensores estão corretamente definidos. Para o efeito, premir o botão "F4-Ajustes" na janela principal de trabalho do programa (ver Fig. 1) e aceder à janela de ajustes destinada à introdução dos coeficientes de conversão (ver Fig. 2).
Na janela de trabalho apresentada na Fig. 2, nos campos correspondentes, devem ser introduzidos os coeficientes de conversão dos sensores lineares e de vibração. Estes coeficientes são especificados no passaporte do instrumento. Normalmente, não é necessário alterá-los.
Para os sensores de deslocamento linear utilizados no conjunto do instrumento Balanset-1A, os coeficientes de conversão são respetivamente iguais a
Kprl1= 0,94 mV/μm (coeficiente de conversão do sensor do 1.º canal);
Kprl2 = 0,94 mV/μm (coeficiente de conversão do sensor do 2.º canal.
Para um funcionamento correto, o codificador linear deve ser instalado a uma certa distância da superfície do objeto de medição. A distância nominal entre a superfície e a extremidade do sensor é de 3,5 mm. Neste caso, existe uma tensão constante de 2,48 volts na saída do sensor. Esta tensão será mostrada nos campos "Canal1" e "Canal2" para o primeiro e segundo canais, respetivamente.
Para o compensar, é necessário premir o botão "Remover DC". Um pequeno desvio residual não interfere com a medição.

Fig. 2. Janela de trabalho para introduzir os coeficientes de conversão e selecionar o tipo de sensores utilizados

Atenção!
Os valores especificados da folga nominal e os factores de conversão dos encoders lineares são dados para rotores feitos de aço.
Para rotores feitos de outros metais (cobre, bronze, alumínio), a folga nominal e os coeficientes de conversão dos sensores devem ser determinados experimentalmente pelo utilizador através da realização de calibrações.

Para guardar os parâmetros alterados, premir o botão "OK". Os novos parâmetros serão guardados num ficheiro e utilizados para medições posteriores.

1.2 Medição da excentricidade radial do rotor.
A excentricidade radial do rotor pode ser medida com sondas sem contacto em dois planos, de acordo com o esquema apresentado na fig. 3.
Para medir e traçar a função horária e o espetro de excentricidade do rotor, se necessário, é necessário efetuar um certo número de operações preparatórias, nomeadamente
- selecionar secções diametrais do rotor, nas quais serão efectuadas as medições;
- instalar os sensores de deslocamento linear sem contacto 5 e 6 e o sensor de ângulo de fase 7 na base da máquina, utilizando dispositivos especiais (por exemplo, tripés magnéticos);
- ligar os sensores de proximidade de movimento linear aos conectores X1 e X2, e o sensor de ângulo de fase ao conetor X3 da unidade de medição;
- fixar uma distância nominal de medição ∆ entre a superfície do rotor e o elemento sensor para cada codificador linear (para o rotor em aço, ∆ = 3,5 mm);
- colocar no rotor a marca reflectora necessária para o disparo do sensor do ângulo de fase 7 e verificar o disparo do sensor;
- ligar a unidade de medição ao computador.

Fig. 3. Medição da excentricidade radial do rotor

Se premir o botão "F8 - Gráficos" na janela de trabalho principal (ver Fig. 1), o ecrã do computador apresenta a janela de trabalho "Gráficos" (ver Fig. 5), concebida para construir diferentes tipos de gráficos de excentricidade radial do rotor.

Fig. 5. A janela de trabalho do modo "Gráficos

Quando se prime o botão "Vibração de banda larga" nesta janela, é apresentada a função horária da excentricidade radial do rotor.
Se o botão "Vibração da frequência de rotação" for premido, é apresentada a função horária da componente recíproca da excentricidade radial do rotor.
Se premir o botão "Harmónicos (1/rev)", o visor apresenta um gráfico de decomposição da excentricidade do rotor numa série de harmónicos. A primeira harmónica corresponde ao valor da vibração na frequência inversa do rotor (1x), a segunda - na frequência dupla (2x), etc.
Ao premir o botão "Espectro (Hz)", o ecrã mostra o espetro da excentricidade radial do rotor.
Ao premir o botão "Órbita", é apresentado o gráfico da órbita do rotor (precessão).

1.3 Construção do gráfico da órbita do rotor.

A construção do gráfico da órbita do rotor pode ser efectuada de acordo com o esquema apresentado na Fig. 6.

Fig. 6. Esquema da medição da órbita do rotor 1a - rotor (vista final); 1b - rotor (vista lateral); 2, 3 - sensores sem contacto; 4 - marca de reflexão do sensor de ângulo de fase.

Para efetuar uma medição e construir um gráfico correspondente, é necessário realizar um certo número de operações preparatórias, nomeadamente:
- instalar os codificadores lineares sem contacto 2 e 3 numa das secções diametrais do rotor, num ângulo de 90° entre si, desde que o eixo de medição do codificador 2 coincida com o eixo X e o eixo de medição do codificador 3 coincida com o eixo Y;
- fixar a distância nominal de medição ∆x (∆u) entre a superfície do rotor e o elemento sensor de cada codificador linear (para o aço ∆ = 3,5 mm);
- colocar o sensor de ângulo de fase (não indicado no esquema) no plano X - Z, coincidindo com o plano de instalação do sensor sem contacto 2;
- fixar uma marca reflectora 4 no rotor 1 no plano X - Z, necessária para o funcionamento do sensor do ângulo de fase;
- ligar os encoders lineares sem contacto 2 e 3 aos conectores X1 e X2, e o encoder angular de fase ao conetor X3 da unidade de medição;
- ligar a unidade de medição ao computador.
Para iniciar a medição da órbita do rotor na janela principal de trabalho (ver Fig. 1)
Premir o botão "F8 - Gráficos" e aceder à janela de trabalho "Gráficos" (ver Fig. 5), que se destina a construir diferentes tipos de gráficos da excentricidade radial do rotor.
Nesta janela de trabalho, é necessário premir o botão "Orbit", após o que aparece a janela de trabalho no ecrã do computador, na qual é efectuado o ciclo de medições necessário (ver Fig. 7).

Fig.7. Gráfico da órbita do rotor. Software Balanset.

Para continuar o trabalho na janela de trabalho especificada (ver Fig. 7), é necessário ligar a rotação do rotor e, premindo o botão "F9 - RUN", efetuar a medição dos valores instantâneos da excentricidade radial do rotor Sxi e Sui durante um período igual a uma rotação do rotor.
A matriz de valores instantâneos Sxi e Sui obtida durante a medição é utilizada para calcular as coordenadas da órbita do rotor controlado, o que é efectuado pela fórmula:

S∑i = √ (Sxi² + Syi²) (1)

em que S∑i é o valor instantâneo da coordenada da órbita do rotor, calculado para o i-ésimo ponto do gráfico;
Sxi - valor instantâneo da excentricidade radial do rotor, medido pela coordenada X com o sensor 1 no i-ésimo ponto;
Sxi - valor instantâneo da excentricidade radial do rotor, medido pela coordenada Y com o sensor 2 no i-ésimo ponto.