Compreendendo o método de três execuções no balanceamento de rotores
Definição: O que é o Método das Três Execuções?
O método de três execuções é o procedimento mais amplamente utilizado para balanceamento de dois planos (dinâmico). Ele determina o pesos de correção necessário em dois planos de correção usando exatamente três execuções de medição: uma execução inicial para estabelecer a linha de base desequilíbrio condição, seguida por duas sequenciais peso de teste execuções (uma para cada plano de correção).
Este método proporciona um equilíbrio ideal entre precisão e eficiência, exigindo menos partidas e paradas da máquina do que o método de quatro execuções ao mesmo tempo em que fornece dados suficientes para calcular correções efetivas para a maioria dos setores industriais balanceamento aplicações.
Procedimento de três execuções: passo a passo
O procedimento segue uma sequência simples e sistemática:
Execução 1: Medição de linha de base inicial
A máquina é operada em sua velocidade de equilíbrio em sua condição desbalanceada, como encontrada. Vibração As medições são feitas em ambos os locais de rolamento (designados como Rolamento 1 e Rolamento 2), registrando ambos amplitude e ângulo de fase. Essas medições representam os vetores de vibração causados pela distribuição de desequilíbrio original.
- Medição no Rolamento 1: Amplitude A₁, Fase θ₁
- Medição no rumo 2: Amplitude A₂, Fase θ₂
- Propósito: Estabelece a condição de vibração de base (O₁ e O₂) que deve ser corrigida
Corrida 2: Peso de teste no plano de correção 1
A máquina é parada e um peso de teste conhecido (T₁) é temporariamente fixado em uma posição angular precisamente marcada no primeiro plano de correção (normalmente próximo ao Rolamento 1). A máquina é reiniciada na mesma velocidade e a vibração é medida novamente em ambos os rolamentos.
- Adicionar: Peso de teste T₁ no ângulo α₁ no Plano 1
- Medição no Rolamento 1: Novo vetor de vibração (O₁ + efeito de T₁)
- Medição no rumo 2: Novo vetor de vibração (O₂ + efeito de T₁)
- Propósito: Determina como um peso no Plano 1 afeta a vibração em ambos os rolamentos
O instrumento de equilíbrio calcula a coeficientes de influência para o Plano 1 por subtração vetorial das medições iniciais dessas novas medições.
Corrida 3: Peso de teste no plano de correção 2
O primeiro peso de teste é removido e um segundo peso de teste (T₂) é fixado em uma posição marcada no segundo plano de correção (normalmente próximo ao Rolamento 2). Outra medição é realizada, registrando novamente a vibração em ambos os rolamentos.
- Remover: Peso de teste T₁ do Plano 1
- Adicionar: Peso de teste T₂ no ângulo α₂ no Plano 2
- Medição no Rolamento 1: Novo vetor de vibração (O₁ + efeito de T₂)
- Medição no rumo 2: Novo vetor de vibração (O₂ + efeito de T₂)
- Propósito: Determina como um peso no Plano 2 afeta a vibração em ambos os rolamentos
O instrumento agora tem um conjunto completo de quatro coeficientes de influência que descrevem como cada plano afeta cada direção.
Calculando os Pesos de Correção
Após a conclusão das três execuções, o software de balanceamento executa matemática vetorial para resolver os pesos de correção:
A Matriz do Coeficiente de Influência
A partir das três execuções de medição, quatro coeficientes são determinados:
- a₁₁: Como o Plano 1 afeta o Rumo 1 (efeito primário)
- a₁₂: Como o Plano 2 afeta o Rolamento 1 (acoplamento cruzado)
- a₂₁: Como o Plano 1 afeta o Rolamento 2 (acoplamento cruzado)
- a₂₂: Como o Plano 2 afeta o Rumo 2 (efeito primário)
Resolvendo o Sistema
O instrumento resolve duas equações simultâneas para encontrar W₁ (correção para o Plano 1) e W₂ (correção para o Plano 2):
- α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (para cancelar a vibração no Rolamento 1)
- α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (para cancelar a vibração no Rolamento 2)
A solução fornece a massa e a posição angular necessárias para cada peso de correção.
Etapas finais
- Remova ambos os pesos de teste
- Instale os pesos de correção permanentes calculados em ambos os planos
- Execute uma verificação para confirmar que a vibração foi reduzida a níveis aceitáveis
- Se necessário, faça um balanço de acabamento para ajustar os resultados
Vantagens do Método de Três Execuções
O método de três execuções se tornou o padrão da indústria para balanceamento de dois planos devido a diversas vantagens importantes:
1. Eficiência Ótima
Três execuções representam o mínimo necessário para estabelecer quatro coeficientes de influência (uma condição inicial mais uma execução de teste por plano). Isso minimiza o tempo de inatividade da máquina e, ao mesmo tempo, fornece uma caracterização completa do sistema.
2. Confiabilidade comprovada
Décadas de experiência de campo demonstram que três execuções fornecem dados suficientes para balanceamento confiável na grande maioria das aplicações industriais.
3. Economia de tempo e custos
Comparado ao método de quatro execuções, a eliminação de uma execução de teste reduz o tempo de balanceamento em aproximadamente 20%, o que se traduz em redução de tempo de inatividade e custos de mão de obra.
4. Execução mais simples
Menos execuções significam menos manuseio de pesos de teste, menos oportunidades de erros e gerenciamento de dados mais simples.
5. Adequado para a maioria das aplicações
Para máquinas industriais típicas com efeitos de acoplamento cruzado moderados e aceitáveis tolerâncias de balanceamento, três execuções consistentemente fornecem resultados bem-sucedidos.
Quando usar o método de três execuções
O método de três execuções é apropriado para:
- Balanceamento Industrial de Rotina: Motores, ventiladores, bombas, sopradores — a maioria dos equipamentos rotativos
- Requisitos de precisão moderada: Equilibre as notas de qualidade de G 2.5 a G 16
- Aplicações de balanceamento de campo: Balanceamento in situ onde minimizar o tempo de inatividade é importante
- Sistemas Mecânicos Estáveis: Equipamento com bom estado mecânico e resposta linear
- Geometrias de rotor padrão: Rotores rígidos com relações típicas de comprimento para diâmetro
Limitações e quando não usar
O método de três execuções pode ser inadequado em certas situações:
Quando o método de quatro execuções é preferido
- Requisitos de alta precisão: Tolerâncias muito estreitas (G 0,4 a G 1,0) onde a verificação adicional da linearidade é valiosa
- Acoplamento cruzado forte: Quando os planos de correção estão muito próximos ou a rigidez é altamente assimétrica
- Características desconhecidas do sistema: Primeira vez balanceando equipamentos incomuns ou personalizados
- Máquinas problemáticas: Equipamentos apresentando sinais de comportamento não linear ou problemas mecânicos
Quando um único avião pode ser suficiente
- Rotores estreitos do tipo disco onde o desequilíbrio dinâmico é mínimo
- Quando apenas um local de rolamento apresenta vibração significativa
Comparação com outros métodos
Método de três execuções vs. Método de quatro execuções
| Aspecto | Três corridas | Quatro corridas |
|---|---|---|
| Número de execuções | 3 (inicial + 2 tentativas) | 4 (inicial + 2 tentativas + combinado) |
| Tempo necessário | Mais curto | ~20% mais longo |
| Verificação de linearidade | Não | Sim (Execução 4 verifica) |
| Aplicações típicas | Trabalho industrial de rotina | Equipamentos críticos de alta precisão |
| Precisão | Bom | Excelente |
| Complexidade | Mais baixo | Mais alto |
Método de três execuções vs. método de plano único
O método de três execuções é fundamentalmente diferente de balanceamento de plano único, que usa apenas duas execuções (inicial mais uma tentativa), mas só pode corrigir um plano e não pode abordar desequilíbrio do casal.
Melhores práticas para o sucesso do método de três execuções
Seleção de Peso de Teste
- Escolha pesos de teste que produzam uma mudança de 25-50% na amplitude de vibração
- Muito pequeno: baixa relação sinal-ruído e erros de cálculo
- Muito grande: risco de resposta não linear ou níveis de vibração inseguros
- Use tamanhos semelhantes para ambos os planos para manter uma qualidade de medição consistente
Consistência Operacional
- Mantenha exatamente a mesma velocidade para todas as três corridas
- Permitir estabilização térmica entre as execuções, se necessário
- Garantir condições de processo consistentes (fluxo, pressão, temperatura)
- Use localizações de sensores e métodos de montagem idênticos
Qualidade de dados
- Faça várias medições por execução e calcule a média delas
- Verifique se as medições de fase são consistentes e confiáveis
- Verifique se os pesos de teste produzem mudanças claramente mensuráveis
- Procure anomalias que possam indicar erros de medição
Precisão de instalação
- Marque e verifique cuidadosamente as posições angulares do peso de teste
- Certifique-se de que os pesos de teste estejam firmemente fixados e não se movam durante as execuções
- Instale os pesos de correção finais com o mesmo cuidado e precisão
- Verifique novamente as massas e ângulos antes da execução final
Solução de problemas comuns
Resultados ruins após correção
Possíveis causas:
- Pesos de correção instalados em ângulos errados ou com massas erradas
- As condições operacionais mudaram entre os testes e a instalação de correção
- Problemas mecânicos (folga, desalinhamento) não resolvidos antes do balanceamento
- Resposta do sistema não linear
Pesos de teste produzem resposta pequena
Soluções:
- Use pesos de teste maiores ou coloque-os em um raio maior
- Verifique a montagem do sensor e a qualidade do sinal
- Verifique se a velocidade operacional está correta
- Considere se o sistema tem amortecimento muito alto ou sensibilidade de resposta muito baixa
Medidas inconsistentes
Soluções:
- Dê mais tempo para estabilização térmica e mecânica
- Melhore a montagem do sensor (use pinos em vez de ímãs)
- Isolar de fontes externas de vibração
- Resolver problemas mecânicos que causam comportamento variável
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