Compreendendo a análise de pedidos para máquinas de velocidade variável

Definição: O que é Análise de Pedidos?

Análise de pedidos é uma técnica especializada de análise de vibração usada para máquinas que operam em velocidades variadas. Em vez de plotar a amplitude da vibração em relação a um eixo de frequência fixo (em Hz ou CPM), ela plota a amplitude em relação a "ordens". ordem é um múltiplo da velocidade de rotação primária da máquina. Por exemplo, a vibração de 1ª ordem ocorre exatamente na velocidade de operação (1x), a de 2ª ordem ocorre no dobro da velocidade de operação (2x) e assim por diante.

Por que a FFT padrão é um problema para máquinas de velocidade variável?

Uma análise padrão de Transformada Rápida de Fourier (FFT) funciona por meio da amostragem de dados ao longo de um período fixo. Isso funciona perfeitamente para máquinas de velocidade constante. No entanto, se a velocidade da máquina mudar durante o período de aquisição de dados, o espectro FFT resultante se torna "manchado". Um componente de vibração diretamente ligado à velocidade de operação (como o desequilíbrio em 1x) terá sua energia distribuída por vários intervalos de frequência conforme a velocidade muda, resultando em um pico amplo e de baixa amplitude, difícil de ler e de gerar tendências com precisão. A análise de ordem foi desenvolvida para solucionar esse problema específico.

A Solução: Rastreamento de Pedidos

A análise de pedidos depende de uma técnica chamada rastreamento de pedidos. Isso requer um segundo sensor, um tacômetro (ou “taco”), que fornece um pulso a cada rotação do eixo rotativo. O analisador de vibração utiliza esse sinal do taco como uma base de tempo dinâmica. Em vez de coletar dados com base em um relógio interno fixo (por exemplo, a cada milissegundo), ele coleta dados com base no ângulo de rotação do eixo (por exemplo, a cada grau de rotação). Esse processo também é conhecido como reamostragem no domínio do ângulo.

Ao sincronizar a aquisição de dados com o movimento real do eixo, o espectro resultante é em termos de ordens, não de frequência. Agora, se a máquina acelerar ou desacelerar, o pico de desequilíbrio 1x permanecerá um pico nítido e claro no compartimento de 1ª ordem, eliminando completamente o efeito de borrão.

Principais aplicações da análise de pedidos

A análise de ordens é essencial para qualquer máquina que não opere em uma velocidade única e constante. Aplicações comuns incluem:

• Testes de veículos e motores: Analisando vibrações do motor, transmissão e sistema de transmissão em toda a faixa de RPMs.
• Turbinas eólicas: A velocidade do rotor varia constantemente com a velocidade do vento, tornando a análise de pedidos essencial.

– Análise de aceleração e desaceleração da máquina: Analisar dados de vibração durante a inicialização ou desligamento de uma máquina é uma maneira poderosa de identificar velocidades e ressonâncias críticas. A análise de ordem torna esses gráficos (como os gráficos de Bode e em cascata) claros e fáceis de ler.

• Máquinas alternativas: Analisando compressores e motores onde a velocidade instantânea pode flutuar.
• Máquinas pesadas: Equipamentos de movimentação de terra, veículos de mineração e outras máquinas com acionamentos de velocidade variável.

Como os dados de análise de pedidos são exibidos?

Os resultados da análise de pedidos são normalmente visualizados de várias maneiras:

• Espectro de pedidos: Um gráfico de amplitude versus ordens, semelhante a uma FFT padrão, mas com ordens no eixo x.
• Terreno em cascata ou cascata: Um gráfico 3D mostrando uma série de espectros de ordem empilhados uns sobre os outros conforme a velocidade da máquina muda. Isso mostra claramente como a amplitude de cada ordem muda com a rotação.
• Diagrama de Bode: Um gráfico usado em testes de aceleração/desaceleração que mostra a amplitude e a fase de uma ordem específica (geralmente 1x e 2x) como uma função da velocidade da máquina.
• Diagrama de Campbell: Um gráfico especializado que sobrepõe as linhas de ordem sobre as frequências naturais do sistema para identificar claramente pontos de ressonância potenciais (onde uma linha de ordem cruza uma linha de frequência natural).

A análise de pedidos é uma ferramenta poderosa e indispensável para diagnosticar com precisão a saúde de qualquer máquina que opere em uma variedade de velocidades.

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