ISO 21940-13: Vibração mecânica – Balanceamento de rotores – Parte 13: Critérios e salvaguardas para o balanceamento in situ de rotores médios e grandes

Resumo

A ISO 21940-13 é uma norma especializada focada nos aspectos práticos do balanceamento de rotores em seus próprios mancais e estrutura de suporte, diretamente no local operacional da máquina (balanceamento in situ ou de campo). Ele aborda os desafios únicos e as considerações de segurança que surgem quando o balanceamento não pode ser realizado em um local dedicado máquina de balanceamento. A norma fornece critérios para quando o balanceamento in situ é apropriado e descreve as salvaguardas necessárias para executar o procedimento com segurança e eficácia, especialmente para rotores médios e grandes, onde os riscos são maiores.

Índice (Estrutura Conceitual)

O padrão é estruturado para orientar o processo de tomada de decisão e execução para balanceamento de campo:

1. 1. Âmbito e aplicabilidade:

   Este capítulo inicial define o foco específico da norma, deixando claro que ela fornece diretrizes e salvaguardas para o processo de balanceamento in-situ (ou de campo) de rotores de médio e grande porte. Estabelece que este procedimento seja realizado enquanto o rotor estiver em seus próprios mancais e estrutura de suporte, frequentemente em seu local operacional final. Um ponto-chave abordado nesta seção é que os princípios são aplicáveis a rotores que podem se comportar como rígidos ou flexíveis em seu estado final instalado, reconhecendo que a dinâmica do sistema como um todo determina a abordagem de balanceamento. A norma destina-se a técnicos, engenheiros e gerentes que precisam decidir, planejar e executar com segurança um procedimento de balanceamento em campo.

2. 2. Critérios para balanceamento in situ:

   Este capítulo fornece uma estrutura crucial para a tomada de decisões, ajudando a determinar se o balanceamento em campo é a ação mais apropriada. Nem sempre é a solução padrão para altas vibrações. A norma descreve vários cenários em que o balanceamento in situ é justificado: 1) Quando for logisticamente impraticável ou proibitivamente caro remover o rotor para um balanceamento em oficina (por exemplo, um rotor de turbina ou gerador de grande porte). 2) Quando o desbalanceamento for causado por fatores que se manifestam apenas em condições normais de operação, como distorções térmicas, forças aerodinâmicas ou acúmulo relacionado ao processo (por exemplo, detritos em uma pá de ventilador). 3) Para balanceamento final após a reinstalação de um rotor após um balanceamento em oficina. A norma recomenda uma análise completa para confirmar que a alta vibração é de fato causada pelo desbalanceamento e não por outros problemas, como desalinhamento, ressonância ou folga antes de prosseguir.

3. 3. Procedimentos e Metodologia de Balanceamento:

   Esta seção fornece um guia detalhado, passo a passo, para a execução prática do processo de balanceamento de campo. Começa especificando os requisitos para a instrumentação portátil, que deve incluir um sistema multicanal. analisador de vibração capaz de medir amplitude e fase, um ou mais sensores de vibração (acelerômetros são mais comuns) e uma sensor de referência de fase (por exemplo, um tacômetro fotográfico ou laser) para fornecer uma marca de tempo no eixo rotativo. O cerne do capítulo é uma descrição detalhada do universalmente utilizado coeficiente de influência Método. Isso envolve o registro do vetor de vibração inicial (amplitude e fase), a fixação de um peso de teste conhecido em uma posição angular conhecida, a medição do novo vetor de "resposta" e, em seguida, o uso da matemática vetorial para calcular a localização e a massa do peso de correção necessário. A norma fornece orientações para balanceamento de plano único e multiplano usando este método.

4. 4. Avaliação da Qualidade do Equilíbrio:

   Este capítulo faz uma distinção crítica entre balanceamento de oficina e balanceamento de campo. Embora o balanceamento de oficina vise atender a uma tolerância específica de desequilíbrio residual com base em uma Grau GO objetivo principal do balanceamento de campo é mais pragmático: reduzir a vibração operacional da máquina a um nível aceitável. Portanto, os critérios de avaliação não se baseiam no desequilíbrio residual, mas nas amplitudes de vibração finais. A norma especifica que a avaliação da qualidade do balanceamento final deve ser baseada nos limites de vibração em serviço definidos em outras normas relevantes, principalmente a ISO 20816 série. O objetivo final é reduzir a vibração da velocidade de operação 1X para que o nível geral de vibração da máquina caia em uma zona aceitável para operação a longo prazo (por exemplo, Zona A ou B).

5. 5. Salvaguardas e precauções de segurança:

   Este capítulo é indiscutivelmente a parte mais importante da norma, pois o balanceamento de campo acarreta riscos significativos que não estão presentes em um ambiente de oficina controlado. Ele exige uma abordagem rigorosa e documentada à segurança. Os principais requisitos incluem: 1) Uma inspeção mecânica completa antes de começar, garantindo que todos os fixadores estejam apertados e as proteções estejam no lugar. 2) Um protocolo rigoroso para a fixação de pesos, exigindo que eles sejam fixados positivamente (por exemplo, soldados, parafusados ou colocados em suportes dedicados) para evitar que se tornem projéteis perigosos. 3) O estabelecimento de uma zona de acesso controlado ao redor da máquina durante os testes. 4) Protocolos de comunicação claros e inequívocos entre o analista de balanceamento e o operador da máquina. 5) Um procedimento de parada de emergência predefinido. Esse foco na segurança é fundamental para evitar ferimentos e falhas catastróficas do equipamento.

Conceitos-chave

• Balanceamento de campo vs. balanceamento de oficina: A norma concentra-se inteiramente no balanceamento de um rotor *na máquina*, em oposição a uma máquina de balanceamento dedicada em uma oficina. O balanceamento em campo corrige todo o conjunto do rotor em seu estado operacional.
• Redução de vibração como meta: Enquanto o balanceamento de loja visa reduzir o desequilíbrio residual a uma tolerância específica (U_por), o objetivo principal do balanceamento de campo é reduzir a vibração operacional da máquina a um nível aceitável, conforme definido por padrões como a ISO 20816.
• Segurança em primeiro lugar: Devido aos riscos de operar uma máquina com pesos de teste adicionados deliberadamente, a norma coloca uma ênfase muito forte em procedimentos de segurança e salvaguardas.
• Método do Coeficiente de Influência: Este é o método universal para balanceamento in situ. Envolve a medição de um vetor de vibração inicial, a adição de um peso de teste conhecido, a medição do novo vetor de "resposta" e o uso de matemática vetorial para calcular o peso de correção necessário e seu ângulo de posicionamento.

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