Compreendendo a linha central do eixo no monitoramento de vibração

Definição: O que é a posição da linha central do eixo?

No contexto do monitoramento de máquinas com sondas de proximidade, o posição da linha central do eixo é a posição média, ou em estado estacionário, do centro geométrico do eixo dentro da folga do mancal de filme fluido. Enquanto as medições de vibração (a componente CA do sinal) descrevem o rápido movimento dinâmico do eixo *em torno* dessa posição média, a medição da linha central do eixo (a componente CC do sinal) descreve *onde* essa posição média está localizada. O rastreamento das mudanças nessa posição CC ao longo do tempo fornece informações cruciais sobre a carga, o alinhamento e o desgaste a longo prazo do mancal.

Como a posição da linha central do eixo é medida?

A posição da linha central do eixo é medida usando a saída de tensão CC de um par de sondas de proximidade XY (duas sondas montadas a 90 graus de distância). Veja como funciona:

1. Tensão de intervalo da sonda: O driver de cada sonda de proximidade emite uma tensão CC negativa que é diretamente proporcional à distância entre a ponta da sonda e a superfície do eixo. Por exemplo, uma calibração comum é de -200 mV/mil, o que significa que a tensão se torna mais negativa à medida que o eixo se afasta da sonda.
2. Zerando a posição: Para estabelecer uma referência, as tensões de gap CC são normalmente “zeradas” ou registradas quando o eixo está em repouso na parte inferior do seu rolamento.
3. Acompanhamento da Posição Média: À medida que a máquina inicia e atinge a velocidade e a temperatura de operação, o eixo se eleva sobre sua película de óleo hidrodinâmica. O sistema de sonda de proximidade monitora continuamente as tensões médias de gap CC das sondas X e Y.
4. Traçando a posição: Ao plotar as tensões CC X e Y uma em relação à outra, o sistema de monitoramento pode exibir a posição média do eixo em um gráfico 2D que representa a folga do rolamento.

O valor diagnóstico de um gráfico de linha central do eixo

A gráfico da linha central do eixo, que mostra o caminho da posição média do eixo conforme a velocidade ou a carga da máquina muda, é uma ferramenta de diagnóstico poderosa para turbomaquinaria.

1. Confirmando a operação normal do rolamento

Na partida, um rotor saudável em um mancal de filme fluido se elevará e se moverá horizontalmente à medida que a cunha de óleo hidrodinâmica se desenvolve. O caminho que ele percorre no gráfico da linha central deve ser suave e repetível sempre que a máquina for ligada. Este gráfico confirma que os mancais estão gerando a sustentação adequada e que o rotor está posicionado corretamente.

2. Diagnóstico do desgaste do rolamento

Com o tempo, à medida que o rolamento se desgasta, a folga do eixo se acomoda gradualmente cada vez mais. Ao sobrepor a posição atual da linha central do eixo com a posição de um ano atrás, um analista pode visualizar claramente essa tendência e prever quando o rolamento precisará ser substituído, muito antes de começar a causar alta vibração.

3. Detectando mudanças no alinhamento ou na carga

A posição do eixo em seu mancal é determinada pelas forças que atuam sobre ele. Se o alinhamento de uma máquina mudar (por exemplo, devido à expansão térmica ou à deformação da tubulação), as forças sobre os mancais mudarão, o que, por sua vez, fará com que a posição da linha central do eixo se desloque. Uma mudança repentina na posição da linha central durante a operação em regime permanente é um forte indicador de uma mudança significativa nas forças que atuam sobre o rotor e justifica uma investigação imediata.

4. Identificação de instabilidades de rolamento

Sob certas condições, o eixo pode não se estabilizar e começar a precessar ou "chicotear" dentro do rolamento. Essa condição, conhecida como turbilhão ou chicote de óleo, é visível como um movimento grande e instável no gráfico da linha central.

Posição da linha central vs. órbita

É importante distinguir entre os dois gráficos derivados de sondas de proximidade:

• O Gráfico da linha central do eixo usa o Tensão CC para mostrar a posição *média* do eixo. É usado para analisar mudanças lentas ao longo do tempo (tendências) ou durante a inicialização/desligamento.
• O Gráfico da órbita do eixo usa o Tensão CA para mostrar o *movimento dinâmico* do eixo em torno de sua posição central média. É usado para diagnosticar falhas específicas, como desbalanceamento e desalinhamento.

Juntos, esses dois gráficos fornecem uma imagem completa e detalhada da saúde e do comportamento do rotor dentro de seus rolamentos.

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