Compreendendo os filtros de rastreamento
Definição: O que é um filtro de rastreamento?
Filtro de rastreamento (também chamado de filtro de rastreamento de pedidos ou filtro síncrono) é um filtro passa-banda estreito em análise de vibrações Instrumentos que ajustam automaticamente sua frequência central para seguir uma ordem múltipla da velocidade de rotação da máquina. Por exemplo, um "filtro de rastreamento 1×" rastreia continuamente a frequência da velocidade de operação, filtrando todas as outras frequências e passando apenas a componente fundamental 1×. Da mesma forma, filtros de rastreamento 2× e 3× rastreiam o dobro e o triplo da velocidade de operação.
Os filtros de rastreamento são ferramentas essenciais para analisar equipamentos de velocidade variável, transientes de partida/parada e para isolar componentes de ordem específicos em análise de pedidos. Eles permitem a medição de amplitude e fase de componentes síncronos, mesmo quando a velocidade da máquina muda.
Como funcionam os filtros de rastreamento
Princípio básico
- Referência de velocidade: Tacómetro ou chave fasor fornece pulso uma vez por revolução
- Cálculo de frequência: O instrumento calcula a frequência rotacional instantânea do tacômetro
- Multiplicação de ordem: Multiplica a frequência de rotação pelo número de ordem (1, 2, 3, etc.)
- Centralização do filtro: Filtro passa-banda estreito centrado na frequência calculada
- Ajuste contínuo: À medida que a velocidade muda, a frequência do filtro rastreia continuamente
- Saída: Sinal filtrado contendo apenas o componente de ordem selecionado
Características do filtro
- Largura de banda: Normalmente ±2-10% de frequência central
- Estreiteza: Rejeita frequências próximas de forma eficaz
- Taxa de rastreamento: Pode acompanhar mudanças rápidas de velocidade
- Vários filtros: Instrumentos modernos fornecem rastreamento simultâneo de vários pedidos
Aplicações
1. Análise de inicialização e desaceleração
Aplicação principal para filtros de rastreamento:
- Faixa 1× amplitude e fase vs. velocidade durante transientes
- Gerar Diagramas de Bode (amplitude e fase vs. velocidade)
- Identificar velocidades críticas de picos de amplitude
- Medir amortecimento da largura do pico de ressonância
- Acompanhe 2×, 3× simultaneamente para identificar vários modos
2. Análise de Equipamentos de Velocidade Variável
- Manter medições baseadas em ordem, apesar das variações de velocidade
- Motores acionados por VFD com velocidade continuamente variável
- Turbinas eólicas com velocidades de vento variáveis
- Equipamentos de processo com mudanças de velocidade dependentes da carga
- Permite tendências consistentes, independentemente das flutuações de velocidade
3. Balanceamento
- Componente da faixa 1× durante equilíbrio procedimento
- Filtrar componentes não-1× para uma medição mais limpa
- Medição de fase somente na frequência 1×
- Melhora a precisão ao rejeitar outras fontes de vibração
4. Análise específica do pedido
- Isole ordens específicas para estudo detalhado
- Exemplo: Rastreie 2× para monitorar a progressão do desalinhamento
- Ordem de passagem das pás da esteira em ventiladores/bombas
- Componentes de frequência sobrepostos separados
Vantagens dos Filtros de Rastreamento
Independência de velocidade
- Medições significativas independentemente das variações de velocidade
- Comparar dados de diferentes velocidades na mesma base (pedidos)
- Essencial para equipamentos sem velocidade constante
Isolamento de componentes
- Separa a ordem específica de todas as outras frequências
- Sinais mais limpos do que FFT de espectro total
- Melhor relação sinal-ruído para componentes de pedidos
- Permite medição precisa de amplitude e fase
Análise Transiente
- Componentes da trilha por meio de mudanças de velocidade
- Medição contínua durante aceleração/desaceleração
- Não há necessidade de condições de estado estacionário
- Revela comportamento dependente da velocidade
Limitações e Considerações
Requer tacômetro
- Referência de velocidade precisa é essencial
- A qualidade do sinal do tacômetro afeta o desempenho do filtro
- Não pode ser usado em equipamentos sem referência de velocidade
- O pulso de uma vez por revolução deve ser confiável
Rastreia apenas componentes síncronos
- Falhas não síncronas não capturadas (a maioria dos defeitos de rolamentos)
- Frequências elétricas não rastreadas
- Vibração aleatória filtrada
- Deve usar análise complementar para diagnóstico completo
Compensações de largura de banda do filtro
- Filtro estreito: Melhor rejeição de frequências adjacentes, mas resposta mais lenta às mudanças de velocidade
- Filtro amplo: Rastreamento mais rápido, mas pode incluir componentes próximos
- Ótimo: Normalmente largura de banda 5-10% para a maioria das aplicações
Filtro de Rastreamento vs. FFT
| Recurso | Análise FFT | Filtro de rastreamento |
|---|---|---|
| Requisito de velocidade | Funciona em qualquer velocidade | Requer tacômetro |
| Variação de velocidade | Requer velocidade constante | Suporta velocidades variáveis |
| Informação | Espectro completo, todas as frequências | Somente pedido único |
| Falhas não síncronas | Detecta todas as falhas | Perde não sincronizado |
| Análise Transiente | Difícil | Excelente |
| Melhor para | Diagnóstico geral, estado estacionário | Análise de velocidade crítica, velocidade variável |
Implementações Modernas
Filtros de Rastreamento Digital
- Filtros baseados em software em analisadores modernos
- Vários pedidos simultâneos (1×, 2×, 3× simultaneamente)
- Largura de banda ajustável
- Exibição em tempo real durante transientes
Integração de Análise de Pedidos
- Filtros de rastreamento como base para uma análise abrangente de pedidos
- Espectro de ordem completa extraído (todas as ordens simultaneamente)
- Mapas coloridos mostrando ordem vs. velocidade
- Detecção automatizada de velocidade crítica a partir de dados de rastreamento de pedidos
Filtros de rastreamento são ferramentas especializadas, porém poderosas, em análise de vibração, especialmente para dinâmica de rotores e equipamentos de velocidade variável. Ao manter o foco em ordens específicas, apesar das variações de velocidade, os filtros de rastreamento permitem a análise transitória e o monitoramento de componentes independente da velocidade, o que seria impossível com técnicas FFT padrão, tornando-os essenciais para a identificação de velocidades críticas e diagnósticos avançados de máquinas.
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