Compreendendo o Holospectro
Definição: O que é o holoespectro?
Holospectrum (também chamado de espectro completo) é uma técnica avançada de análise de frequência em dinâmica do rotor que processa simultaneamente X e Y (horizontal e vertical) vibração medições para separar o movimento do eixo em componentes de precessão direta (orbitando na mesma direção da rotação) e componentes de precessão inversa (orbitando na direção oposta à rotação). Ao contrário dos métodos convencionais. espectros Enquanto os espectros de massa mostram apenas a magnitude da vibração, o holoespectro exibe tanto frequências positivas (para frente) quanto negativas (para trás), fornecendo informações completas sobre a direção do movimento orbital do rotor, essenciais para diagnosticar instabilidades, identificar vibrações forçadas versus autoexcitadas e caracterizar o comportamento dinâmico do rotor.
O Holospectrum é usado principalmente com sonda de proximidade Medições (pares XY) em turbomáquinas críticas, revelando fenômenos invisíveis em espectros padrão de eixo único. É uma ferramenta de diagnóstico de nível especializado para especialistas em dinâmica de rotores que solucionam problemas complexos de vibração em turbinas, compressores e geradores.
Fundamentos teóricos
Precessão direta versus precessão reversa
- Precessão para frente: O centro do eixo orbita na mesma direção da rotação do eixo (mais comum).
- Precessão retrógrada: Órbitas do eixo em sentido oposto ao da rotação (indicam problemas específicos)
- Significado: A direção indica o mecanismo de excitação e o tipo de falha.
Limitação do Espectro Padrão
- A FFT de eixo único não consegue distinguir entre a operação direta e a inversa.
- Ambos aparecem como o mesmo componente de frequência.
- Informações de direção perdidas
- Ambiguidade na interpretação
Solução Holospectrum
- Processa medições XY em conjunto
- Separa matematicamente os componentes direcionais.
- Avançar: frequências positivas
- Ao contrário: frequências negativas
- Caracterização completa do movimento do rotor
Aplicações e Diagnósticos
Diagnóstico de instabilidade
- Redemoinho/Batido de Óleo: Aparece em frequências negativas (precessão retrógrada inicialmente)
- Redemoinho de vapor: Componente retrógrado sub-síncrono
- Identificação: O Holospectrum identifica imediatamente a diferença entre instabilidade e desequilíbrio.
Vibração forçada versus vibração autoexcitada
- Desequilíbrio (forçado): Forte componente frontal em 1×, componente traseiro mínimo
- Instabilidade (autoexcitada): Componente retrógrado significativo
- Distinção: Claro no holoespectro, ambíguo no espectro padrão.
Detecção de atrito do rotor
- Esfregar frequentemente cria componentes invertidos
- As forças de atrito impulsionam a precessão reversa.
- O holoespectro revela movimento retrógrado relacionado ao atrito
Efeitos giroscópicos
- Os modos de rotação para frente e para trás se separam em frequências diferentes.
- O holoespectro mostra ambos os modos claramente.
- Valida modelos dinâmicos de rotores
Requisitos de dados
Par de medição XY
- São necessárias duas medições de vibração perpendicular.
- Normalmente, um par de sondas de proximidade XY
- Devem estar a 90° de distância espacialmente.
- Amostragem sincronizada essencial
Fase Relativa
- A relação de quadratura entre X e Y permite a determinação da direção.
- X está 90° à frente de Y → para a frente
- X está atrasado em relação a Y em 90° → para trás
- A precisão de fase é crucial.
Interpretação
Exibição de holoespectro
- Eixo horizontal: Frequência (positiva para frente, negativa para trás)
- Eixo vertical: Amplitude
- Centro Zero: Frequência zero no centro do gráfico
- Lado direito: Componentes de precessão direta (+1×, +2×, etc.)
- Lado esquerdo: Componentes de precessão retrógrada (-1×, -2×, etc.)
Padrões típicos
Rotor saudável
- Componente direto grande em +1× (desequilíbrio)
- Componentes retrógrados pequenos ou inexistentes
- Indica vibração forçada normal
Redemoinho de óleo
- Componente significativo em frequência subsíncrona negativa
- Exemplo: -0,45× (para trás a 45% de velocidade do rotor)
- Diagnóstico para instabilidade induzida por rolamentos
Desalinhamento
- Componente frontal forte +2×
- Reverso mínimo
- Confirma vibração forçada devido ao desalinhamento.
Vantagens
Clareza diagnóstica
- Distingue imediatamente a instabilidade do desequilíbrio.
- Identifica condições de atrito do rotor
- Caracteriza o movimento complexo do rotor.
- Reduz a ambiguidade diagnóstica
Completude
- Informações completas sobre o movimento orbital
- Nenhuma informação perdida (em comparação com a análise de eixo único)
- Imagem dinâmica completa do rotor
Limitações
Requer medições XY
- Não aplicável a dados de eixo único.
- Requer pares de sensores de proximidade ou acelerômetros sincronizados.
- Instrumentação mais cara
Complexidade
- Mais complexo que o espectro padrão
- Requer compreensão dos conceitos de precessão.
- A interpretação exige conhecimento especializado.
- Técnica de análise não rotineira
Aplicação limitada
- Principalmente para questões de dinâmica de rotores
- Menos útil para defeitos em rolamentos e engrenagens.
- Ferramenta especializada, não de uso geral.
Quando usar o Holospectrum
Casos apropriados
- Suspeita de instabilidade do rotor
- Investigação de vibração subsíncrona
- diagnóstico de esfregaço
- Solução de problemas críticos em turbomáquinas
- Validação da dinâmica do rotor
Não é necessário para
- Desequilíbrio ou desalinhamento rotineiro
- Análise de defeitos em rolamentos
- Medições de eixo único
- Inspeções gerais de máquinas
A análise holospectral é uma técnica avançada de diagnóstico da dinâmica de rotores que proporciona uma caracterização completa do movimento orbital, separando os componentes de precessão direta e inversa. Embora exija medições XY especializadas e conhecimento técnico, a análise holospectral oferece informações diagnósticas únicas — particularmente para instabilidades e atritos — que são inatingíveis por meio da análise espectral convencional de eixo único, tornando-se uma ferramenta essencial para a análise especializada de problemas complexos de dinâmica de rotores em turbomáquinas críticas.