Entendendo as sondas de correntes parasitas
Um sonda de corrente parasita - também chamado de sonda de proximidade, sensor de deslocamento sem contato ou transdutor de correntes parasitas — é um sensor que mede a distância entre sua ponta e uma superfície condutora alvo sem nunca tocá-la. Em vibração O monitoramento é instalado através da carcaça da máquina, apontado para o eixo rotativo, onde transmite diretamente a posição radial e o movimento do eixo como um deslocamento em micrômetros ou milésimos de polegada. Como detecta o próprio eixo, em vez da carcaça, ocupa um lugar especial entre a família dos sensores sem contato sondas de deslocamento utilizado em equipamentos rotativos de alto valor.
1. Definição: O que é uma sonda de correntes parasitas?
As sondas de correntes parasitas são o padrão para o monitoramento permanente de vibrações em turbomáquinas críticas — turbinas a vapor, turbinas a gás, grandes compressores e geradores. Elas conquistaram esse papel por três motivos: medem o movimento real do eixo, em vez do movimento do alojamento do rolamento; fornecem informações de posição absoluta úteis para o monitoramento da folga; e continuam funcionando de forma confiável em ambientes adversos (alta temperatura, névoa de óleo, contaminação), onde os sensores de contato falham rapidamente. Uma única sonda fornece tanto um termo DC de movimento lento — a posição média do eixo dentro da folga do rolamento — quanto um termo AC dinâmico, que é a própria vibração.
2. Princípio de funcionamento
O efeito das correntes parasitas
A sonda funciona induzindo pequenas correntes circulantes no eixo e observando como elas carregam sua própria bobina:
- Excitação por RF: uma pequena bobina na ponta da sonda é alimentada por um campo de radiofrequência de alta frequência, normalmente de 1 a 2 MHz.
- Indução por correntes de Foucault: esse campo induz correntes parasitas na superfície condutora do eixo voltada para a sonda.
- Interação no campo: As correntes parasitas geram seu próprio campo magnético oposto.
- Variação da impedância: O campo oposto altera a impedância da bobina, e a magnitude dessa alteração depende da distância do eixo.
- Condicionamento de sinal: um controlador (frequentemente chamado de proximador ou oscilador-demodulador) converte essa impedância em uma 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 lacuna e a tensão
- A tensão de saída aumenta à medida que a abertura diminui e diminui à medida que a abertura aumenta — quanto mais próximo o eixo, maior a tensão.
- A faixa linear útil é normalmente de cerca de 0,5 a 2,0 mm (20 a 80 mils).
- A sensibilidade é calibrada em µm/V ou mils/V; um valor comum é de cerca de 7,87 V/mm (200 mV/mil).
- Como a resposta depende das propriedades elétricas e magnéticas do alvo, a sonda é calibrada de acordo com a liga específica do eixo que irá analisar.
3. Principais vantagens
Os pontos fortes da sonda decorrem diretamente do fato de ser sem contato e de permitir a visualização do próprio eixo:
- Medição direta do eixo: ele mede o movimento real do rotor, sem ser afetado pela rigidez dos rolamentos ou pela estrutura de montagem — a distinção entre vibração real e vibração transmitida, que é tão importante em dinâmica do rotor.
- Resposta de CC a alta frequência: ele mede desde 0 Hz (posição estática) até além de 10 kHz, captando variações lentas, transientes e ressonâncias sem a atenuação de baixas frequências que limita um acelerômetro. Isso o torna ideal para startups e desaceleração trabalhar.
- Posição absoluta: ele indica a posição do eixo em relação à linha central do rolamento, permitindo monitorar as folgas em relação às vedações e aos labirintos, detectar deslocamentos do rotor ou desgaste do rolamento e acionar um sistema de proteção viagem sobre o deslocamento excessivo.
- Capacidade de operação em ambientes adversos: Sem peças móveis sujeitas a desgaste e com capacidade de operação até cerca de 350 °C, ele não é afetado pela contaminação no eixo e mantém sua confiabilidade em ambientes com névoa de óleo, vapor e poeira.
4. Instalação típica
As sondas quase nunca são utilizadas isoladamente em uma máquina crítica. A disposição clássica consiste em colocar um par em cada mancal, além de uma na face de empuxo:
- Pares de sondas XY: duas sondas posicionadas a 90° uma da outra (horizontal e vertical) determinam a posição do eixo em ambas as direções e enviam um órbita exibição — a configuração padrão das turbomáquinas.
- Sonda de posição axial: apontado para a extremidade do eixo, ele monitora a posição axial e vibração axial, observando rolamento axial condição e proteção contra o deslocamento axial do rotor.
- Requisitos de montagem: o corpo deve ser fixado com firmeza no compartimento, perpendicular ao eixo, e ajustado no ponto central de sua faixa linear; o traçado do cabo e o aterramento devem seguir as instruções do fabricante e API 670 regras para evitar ruídos.
Ajustar e verificar essa tensão de entre-polos em campo é complicado, e um pequeno deslize já desvia o ponto de operação da parte linear da curva. Nosso Calculadora de tensão de gap da sonda de proximidade transforma a sensibilidade alvo e a diferença desejada na tensão de polarização que você deve ajustar.
5. Aplicações e onde as ferramentas portáteis se encaixam
Sistemas de correntes parasitas com fiação permanente — sondas XY em cada rolamento, além de uma sonda axial, todas conectadas a um API 670Rack em conformidade com a norma, com alarmes e relés de desligamento — protege máquinas com potência superior a aproximadamente 1.000 HP e garante alimentação contínua velocidade crítica identificação, análise de órbita e Diagramas de Bode. Elas também ajudam na identificação de falhas: ao comparar o movimento do eixo com o da carcaça, um analista pode determinar se a falha está no rotor ou na estrutura.
No entanto, nem todas as máquinas possuem esse equipamento. A maioria das bombas, ventiladores e motores de uso geral é balanceada e diagnosticada externamente, na caixa do rolamento, com um analisador portátil. Um instrumento de dois canais, como o Conjunto de equilíbrio-1a lê a vibração da carcaça com um acelerômetro e utiliza um tacômetro óptico como referência de fase, realizando então análises em um e dois planos balanceamento de campo diretamente nos próprios rolamentos da máquina — sem a necessidade de sensores de proximidade instalados permanentemente. Em resumo, as sondas de correntes parasitas são o padrão de referência para a monitorização do movimento do eixo em turbomáquinas instrumentadas, enquanto as ferramentas portáteis baseadas na carcaça atendem à grande maioria das máquinas em que a perfuração para a instalação de uma sonda não é prática nem justificada.
