Compreender as sondas de correntes parasitas
Um sonda de corrente parasita — também designado sonda de proximidade, sensor de deslocamento sem contacto ou transdutor de correntes de Foucault — é um sensor que mede a distância entre a sua ponta e uma superfície condutora alvo sem nunca a tocar. Em vibração O sensor de monitorização é montado através da carcaça da máquina, apontando para o eixo rotativo, onde transmite diretamente a posição radial e o movimento do eixo como um deslocamento em micrómetros ou milésimos de polegada. Uma vez que deteta o próprio eixo em vez da carcaça, ocupa um lugar especial na família dos sensores sem contacto sondas de deslocamento utilizado em equipamentos rotativos de alto valor.
1. Definição: O que é uma sonda de correntes de Foucault?
As sondas de correntes de Foucault são o padrão para a monitorização permanente de vibrações em turbomáquinas críticas — turbinas a vapor, turbinas a gás, grandes compressores e geradores. Desempenham esse papel por três razões: medem o movimento real do eixo, em vez do movimento do alojamento do rolamento; fornecem informações de posição absoluta úteis para a monitorização da folga; e continuam a funcionar de forma fiável em ambientes adversos (altas temperaturas, névoa de óleo, contaminação), onde os sensores de contacto falham rapidamente. Uma única sonda fornece-lhe tanto um termo de corrente contínua (CC) de movimento lento — a posição média do eixo dentro da folga do rolamento — como um termo de corrente alternada (CA) dinâmico que corresponde à própria vibração.
2. Princípio de funcionamento
O efeito das correntes de Foucault
A sonda funciona induzindo pequenas correntes circulantes no eixo e observando como estas carregam a sua própria bobina:
- Excitação por RF: uma pequena bobina na ponta da sonda é alimentada por um campo de radiofrequência de alta frequência, normalmente entre 1 e 2 MHz.
- Indução por correntes de Foucault: esse campo induz correntes de Foucault na superfície condutora do eixo voltada para a sonda.
- Interação dos campos: As correntes de Foucault geram o seu próprio campo magnético oposto.
- Alteração da impedância: O campo oposto altera a impedância da bobina, e a magnitude dessa alteração depende da distância a que se encontra o eixo.
- Condicionamento de sinal: Um controlador (frequentemente denominado «proximitor» ou «oscilador-demodulador») converte essa impedância numa tensão contínua proporcional à distância.
- Saída: O sinal de tensão final representa a distância instantânea entre o eixo e a sonda.
A relação entre a folga e a tensão
- A tensão de saída aumenta à medida que a folga diminui e diminui à medida que a folga aumenta — quanto mais próximo o eixo, maior a tensão.
- A faixa linear útil é normalmente de cerca de 0,5–2,0 mm (20–80 mils).
- A sensibilidade é calibrada em µm/V ou mils/V; um valor comum situa-se em cerca de 7,87 V/mm (200 mV/mil).
- Uma vez que a resposta depende das propriedades elétricas e magnéticas do alvo, a sonda é calibrada em função da liga específica do eixo que irá analisar.
3. Principais vantagens
Os pontos fortes da sonda decorrem diretamente do facto de ser sem contacto e de permitir a visualização do próprio eixo:
- Medição direta do eixo: deteta o movimento real do rotor, sem ser afetado pela rigidez dos rolamentos ou pela estrutura de montagem — a distinção entre a vibração real e a vibração transmitida, que é tão importante em dinâmica do rotor.
- Resposta de corrente contínua a alta frequência: mede desde 0 Hz (posição estática) até mais de 10 kHz, captando variações lentas, transientes e ressonâncias sem a atenuação nas baixas frequências que limita um acelerômetro. Isso torna-o ideal para arranques e desaceleração trabalhar.
- Posição absoluta: indica a posição do eixo em relação à linha central do rolamento, permitindo monitorizar as folgas em relação às juntas e aos labirintos, detetar deslocamentos do rotor ou desgaste dos rolamentos e acionar um sistema de proteção disparo por deslocamento excessivo.
- Capacidade de funcionamento em ambientes adversos: Sem peças móveis sujeitas a desgaste e com capacidade de funcionamento até cerca de 350 °C, não é afetado pela contaminação no eixo e mantém a sua fiabilidade em ambientes com névoa de óleo, vapor e poeira.
4. Instalação típica
As sondas quase nunca são utilizadas isoladamente numa máquina crítica. A disposição clássica consiste em colocar um par em cada rolamento, mais uma na face de impulso:
- Pares de sondas XY: duas sondas separadas por 90° (horizontal e vertical) determinam a posição do eixo em ambas as direções e enviam um órbita exibição — a configuração padrão para turbomáquinas.
- Sonda de posição axial: apontada para a extremidade do eixo, monitoriza a posição axial e vibração axial, watching chumaceira axial condição e proteção contra o deslocamento axial do rotor.
- Requisitos de montagem: o corpo deve ser fixado com firmeza no invólucro, perpendicular ao eixo, e ajustado no ponto central do seu curso linear; o traçado do cabo e a ligação à terra devem seguir as instruções do fabricante e API 670 regras para evitar o ruído.
Ajustar e verificar essa tensão de entreferro no terreno é complicado, e um pequeno deslize faz com que o ponto de funcionamento saia da parte linear da curva. O nosso Calculadora de tensão de folga da sonda de proximidade converte a sensibilidade pretendida e a diferença desejada na tensão de polarização que deve ajustar.
5. Aplicações e onde as ferramentas portáteis se encaixam
Sistemas de correntes de Foucault com ligação fixa — sondas XY em cada rolamento, além de uma sonda axial, todas ligadas a um API 670Bastidor em conformidade com a norma, com alarmes e relés de disparo — protege máquinas com potência superior a cerca de 1000 HP e garante um fornecimento contínuo critical-speed identificação, análise da órbita e Diagramas de Bode. Também ajudam na resolução de problemas: ao comparar o movimento do eixo com o movimento da carcaça, um analista pode determinar se a avaria se encontra no rotor ou na estrutura.
No entanto, nem todas as máquinas estão equipadas com este equipamento. A maioria das bombas, ventiladores e motores de uso geral é equilibrada e diagnosticada a partir do exterior, na caixa de chumaceira, com um analisador portátil. Um instrumento de dois canais, como o Balanset-1A lê a vibração da carcaça com um acelerómetro e utiliza um tacómetro ótico como referência de fase, executando em seguida análises de um e dois planos equilibragem no local diretamente nos próprios rolamentos da máquina — sem necessidade de sensores de proximidade instalados de forma permanente. Em suma, os sensores de corrente parasita são o padrão de ouro para a monitorização do movimento do eixo em turbomáquinas instrumentadas, enquanto as ferramentas portáteis baseadas na carcaça abrangem a grande maioria das máquinas em que a perfuração para a instalação de um sensor não é prática nem justificada.
