Entendendo o Equilíbrio da Sensibilidade
Definição: O que é equilibrar a sensibilidade?
Equilibrando a sensibilidade (também chamado de desequilíbrio residual mínimo alcançável ou MARU) é a menor quantidade de desequilíbrio que podem ser detectadas, medidas e corrigidas de forma confiável durante um balanceamento procedimento. Representa o limite prático de quão precisamente um rotor pode ser balanceado, considerando as capacidades do equipamento de medição, as características do sistema rotor-mancal e os fatores ambientais.
O balanceamento da sensibilidade é um parâmetro crucial, pois determina se um determinado valor será adequado para um determinado produto ou serviço. tolerância de equilíbrio Na verdade, isso pode ser alcançado. Se a tolerância exigida for menor que a sensibilidade do sistema, a especificação de balanceamento não poderá ser atendida, independentemente do cuidado com que o trabalho for executado.
Por que equilibrar a sensibilidade é importante
Compreender e quantificar a sensibilidade ao equilíbrio é essencial por vários motivos:
- Avaliação de Viabilidade: Antes de iniciar um trabalho de balanceamento, a sensibilidade determina se a qualidade de balanceamento necessária pode ser alcançada de forma realista.
- Seleção de equipamentos: Escolher equipamentos de balanceamento e sensores com sensibilidade adequada para a aplicação.
- Análise de custo-benefício: A obtenção de uma sensibilidade extremamente alta requer equipamentos caros e procedimentos demorados. Os requisitos de sensibilidade devem ser compatíveis com as necessidades operacionais.
- Solução de problemas: Quando a qualidade do balanceamento não atende às expectativas, a análise de sensibilidade ajuda a determinar se o problema está no procedimento de balanceamento, nas limitações do equipamento ou em problemas mecânicos com o sistema do rotor.
- Garantia de qualidade: A sensibilidade documentada fornece evidências objetivas das capacidades do sistema de balanceamento.
Fatores que afetam a sensibilidade de equilíbrio
Diversos fatores influenciam a sensibilidade de balanceamento alcançável:
1. Fatores do Sistema de Medição
- Resolução do sensor: A menor mudança de vibração que a acelerômetro ou o sensor pode detectar.
- Relação sinal-ruído: A vibração de fundo proveniente de outras fontes (máquinas adjacentes, ruído elétrico, vibrações do piso) pode mascarar pequenas alterações causadas pelo desbalanceamento.
- Precisão da instrumentação: A precisão do analisador de vibração na medição amplitude e fase.
- Precisão do tacômetro: A precisão da medição de fase depende da precisão do sinal de referência, que é obtido uma vez por revolução.
- Resolução digital: A resolução do conversor A/D e a largura do intervalo FFT afetam a precisão da medição.
2. Características do Sistema Rotor-Mancal
- Resposta dinâmica: A intensidade com que o sistema responde ao desequilíbrio (magnitude do coeficiente de influência). Sistemas com baixa resposta requerem desequilíbrios maiores para produzir vibrações mensuráveis.
- Tipo e condição do rolamento: Rolamentos desgastados com folga excessiva ou comportamento não linear reduzem a sensibilidade.
- Ressonâncias estruturais: Operando nas proximidades ressonância Pode melhorar a sensibilidade (maior resposta à vibração), mas longe da ressonância, reduz-a.
- Amortecimento: Sistemas com alto amortecimento atenuam a vibração, reduzindo a sensibilidade.
- Rigidez da fundação: Uma fundação flexível ou adaptável absorve a energia da vibração, reduzindo a vibração mensurável para um determinado desequilíbrio.
3. Fatores Operacionais e Ambientais
- Velocidade de operação: A força de desequilíbrio aumenta com o quadrado da velocidade, portanto a sensibilidade melhora em velocidades mais altas.
- Variáveis de processo: A vazão, a pressão, a temperatura e a carga podem introduzir vibrações que mascaram os efeitos do desequilíbrio.
- Condições ambientais: Variações de temperatura, vento e vibração do solo afetam as medições.
- Repetibilidade: Variações nas condições de operação entre as medições reduzem a sensibilidade efetiva.
4. Precisão no posicionamento do peso
- Resolução em massa: O menor incremento de peso disponível (por exemplo, só é possível adicionar pesos em incrementos de 1 grama).
- Precisão do posicionamento angular: Como exatamente? pesos de correção Pode ser posicionado em ângulo.
- Consistência da posição radial: Variações no raio em que os pesos são colocados.
Determinação da Sensibilidade de Equilíbrio
A sensibilidade pode ser determinada experimentalmente usando um procedimento de teste:
Procedimento
- Estabelecer linha de base: Equilibre o rotor até o menor desequilíbrio residual possível através de métodos normais.
- Adicionar pequeno peso conhecido: Adicione um pequeno valor precisamente conhecido. peso de teste em um ângulo conhecido (por exemplo, 5 gramas a 0°).
- Resposta da medição: Ligue a máquina e meça a variação na vibração.
- Avaliar a detectabilidade: Se a alteração for claramente mensurável e distinguível do ruído (normalmente exigindo uma alteração de pelo menos 2 a 3 vezes o nível de ruído da medição), o desequilíbrio é detectável.
- Iterar: Repita o processo com pesos progressivamente menores até que a mudança se torne indistinguível do ruído de medição.
Regra prática
O desequilíbrio mínimo detectável é geralmente considerado como a quantidade que produz uma mudança de vibração de aproximadamente 10-15% do nível de ruído de fundo ou da repetibilidade da medição, o que for maior.
Valores típicos de sensibilidade
A sensibilidade de balanceamento varia bastante dependendo do sistema e do equipamento:
Máquinas de balanceamento de alta precisão (ambiente de oficina)
- Sensibilidade: 0,1 a 1 g·mm por kg de massa do rotor
- Aplicações: Rotores de turbina, fusos de precisão, equipamentos de alta velocidade
- Alcançável Notas G: G 0,4 a G 2,5
Balanceamento de campo com equipamentos portáteis
- Sensibilidade: 5 a 50 g·mm por kg de massa do rotor
- Aplicações: A maioria das máquinas industriais, ventiladores, motores e bombas.
- Notas G alcançáveis: G 2,5 a G 16
Máquinas de grande porte e baixa velocidade (in situ)
- Sensibilidade: 100 a 1000 g·mm por kg de massa do rotor
- Aplicações: Britadores de grande porte, moinhos de baixa velocidade, rotores maciços
- Notas G alcançáveis: G 16 a G 40+
Melhorando a Sensibilidade de Equilíbrio
Quando é necessária maior sensibilidade, várias estratégias podem ser empregadas:
Atualizações de equipamentos
- Utilize sensores de maior qualidade com melhor resolução e menor ruído.
- Atualize para analisadores de vibração mais precisos.
- Melhorar a precisão do tacômetro ou da referência de fase.
Otimização da técnica de medição
- Calcule a média de várias medições para reduzir o ruído aleatório.
- Realize o balanceamento em velocidades mais altas, onde as forças de desbalanceamento são maiores.
- Otimizar os locais de montagem dos sensores (mais perto dos rolamentos, montagem mais rígida)
- Proteja os sensores contra interferência eletromagnética.
- Controlar as condições ambientais (temperatura, isolamento de vibração)
Modificações do sistema
- Reforçar as fundações para reduzir a atenuação da vibração.
- Substitua os rolamentos desgastados para melhorar a linearidade da resposta.
- Isole a máquina de fontes externas de vibração.
Aprimoramentos Procedimentais
- Uso calibração permanente para reduzir o número de ensaios necessários
- Empregar coeficiente de influência técnicas de refinamento
- Implementar controle estatístico de processo para monitorar a repetibilidade das medições.
Sensibilidade versus Tolerância: A Relação Crítica
Para um equilíbrio bem-sucedido, a relação entre sensibilidade e tolerância deve ser adequada:
Condição necessária
Sensibilidade de balanceamento ≤ (Tolerância especificada / 4)
Essa “regra 4:1” garante que o sistema de balanceamento tenha capacidade suficiente para atingir de forma confiável a tolerância necessária com uma margem de segurança adequada.
Exemplo
Se a tolerância especificada for de 100 g·mm:
- Sensibilidade necessária: ≤ 25 g·mm
- Se a sensibilidade real for de 30 g·mm, a tolerância pode ser difícil de alcançar de forma consistente.
- Se a sensibilidade real for de 10 g·mm, a tolerância pode ser facilmente alcançada com folga.
Implicações práticas
Compreender a sensibilidade ao equilíbrio tem consequências práticas diretas:
- Orçamento de serviços: A sensibilidade determina se um trabalho de balanceamento pode ser realizado com o equipamento disponível ou se requer instalações especializadas.
- Elaboração de especificações: As especificações de tolerância devem ser realistas, considerando a sensibilidade de balanceamento disponível.
- Controle de qualidade: A sensibilidade documentada fornece critérios objetivos para avaliar se os resultados insatisfatórios de equilíbrio são devidos a limitações do equipamento ou a erros de procedimento.
- Justificativa do Equipamento: Requisitos de sensibilidade quantificados justificam o investimento em sistemas de balanceamento de maior precisão quando necessário.
Documentando a Sensibilidade
O trabalho de equilíbrio profissional deve incluir documentação sobre a sensibilidade dos serviços prestados:
- Método utilizado para determinar a sensibilidade
- Desequilíbrio mínimo detectável medido (MARU)
- Repetibilidade da medição (desvio padrão de medições repetidas)
- Comparação da sensibilidade à tolerância especificada (razão de capacidade)
- Declaração de conformidade: “A sensibilidade do sistema de X g·mm é adequada para atingir a tolerância especificada de Y g·mm”
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