Entendendo os filtros de rastreamento
Definição: O que é um filtro de rastreamento?
Filtro de rastreamento (também chamado de filtro de rastreamento de pedidos ou filtro síncrono) é um filtro passa-banda estreito em análise de vibração Instrumentos que ajustam automaticamente sua frequência central para acompanhar um múltiplo (ordem) da velocidade de rotação da máquina. Por exemplo, um “filtro de rastreamento 1×” rastreia continuamente a frequência da velocidade de rotação, filtrando todas as outras frequências e permitindo a passagem apenas da componente fundamental 1×. Da mesma forma, os filtros de rastreamento 2× e 3× acompanham o dobro e o triplo da velocidade de rotação, respectivamente.
Os filtros de rastreamento são ferramentas essenciais para analisar equipamentos de velocidade variável, transientes de partida/parada e para isolar componentes de ordem específica em análise de pedidos. Eles permitem a medição de amplitude e fase de componentes síncronos mesmo com mudanças na velocidade da máquina.
Como funcionam os filtros de rastreamento
Princípio básico
- Referência de velocidade: Tacômetro ou chave fasor fornece pulso uma vez por revolução
- Cálculo de frequência: O instrumento calcula a frequência de rotação instantânea a partir do tacômetro.
- Multiplicação de ordens: Multiplica a frequência de rotação pelo número de ordem (1, 2, 3, etc.)
- Centralização do filtro: Filtro passa-banda estreito centrado na frequência calculada
- Ajuste contínuo: Conforme a velocidade muda, a frequência do filtro acompanha continuamente.
- Saída: Sinal filtrado contendo apenas o componente de ordem selecionado.
Características do filtro
- Largura de banda: Normalmente, ±2-10% da frequência central
- Estreiteza: Rejeita frequências próximas de forma eficaz.
- Taxa de rastreamento: Capaz de acompanhar mudanças rápidas de velocidade
- Vários filtros: Os instrumentos modernos permitem o rastreamento simultâneo de vários pedidos.
Aplicações
1. Análise de Inicialização e Desaceleração
Aplicação principal para filtros de rastreamento:
- Registre a amplitude e a fase em função da velocidade durante os transientes.
- Gerar Diagramas de Bode (amplitude e fase versus velocidade)
- Identificar velocidades críticas a partir de picos de amplitude
- Medir amortecimento a partir da largura do pico de ressonância
- Rastreie 2× e 3× simultaneamente para identificar múltiplos modos.
2. Análise de Equipamentos de Velocidade Variável
- Manter medições baseadas em ordem, apesar das variações de velocidade.
- Motores acionados por inversor de frequência com velocidade continuamente variável
- Turbinas eólicas com velocidades de vento variáveis
- Equipamentos de processo com mudanças de velocidade dependentes da carga
- Permite a análise consistente de tendências, independentemente das flutuações de velocidade.
3. Equilíbrio
- Componente Track 1× durante balanceamento procedimento
- Filtre os componentes que não sejam 1× para uma medição mais precisa.
- Medição de fase apenas na frequência 1×
- Aumenta a precisão ao rejeitar outras fontes de vibração.
4. Análise específica do pedido
- Isolar pedidos específicos para estudo detalhado.
- Exemplo: Monitore a progressão do desalinhamento em 2×.
- Ordem de passagem das pás do rastreador em ventiladores/bombas
- Componentes de frequência sobrepostos separados
Vantagens dos filtros de rastreamento
Independência de velocidade
- Medições significativas independentemente das variações de velocidade.
- Comparar dados de diferentes velocidades com base nos mesmos critérios (ordens).
- Essencial para equipamentos sem velocidade constante
Isolamento de componentes
- Separa uma ordem específica de todas as outras frequências.
- Sinais mais limpos do que com FFT de espectro completo
- Melhor relação sinal-ruído para componentes de ordem
- Permite medições precisas de amplitude e fase.
Análise Transitória
- Acompanhe os componentes durante as mudanças de velocidade.
- Medição contínua durante a aceleração/desaceleração
- Não há necessidade de condições de estado estacionário.
- Revela comportamento dependente da velocidade
Limitações e Considerações
Requer tacômetro
- É essencial ter uma referência de velocidade precisa.
- A qualidade do sinal do tacômetro afeta o desempenho do filtro.
- Não pode ser usado em equipamentos sem referência de velocidade.
- O pulso de uma vez por revolução deve ser confiável.
Somente componentes síncronos de rastreamento
- Falhas não síncronas não detectadas (a maioria dos defeitos em rolamentos)
- Frequências elétricas não rastreadas
- Vibração aleatória filtrada
- É necessário utilizar análises complementares para um diagnóstico completo.
Compensações de largura de banda do filtro
- Filtro restrito: Melhor rejeição de frequências adjacentes, mas resposta mais lenta às mudanças de velocidade.
- Filtro amplo: Rastreamento mais rápido, mas pode incluir componentes próximos.
- Ideal: Normalmente, a largura de banda de 5 a 10% é adequada para a maioria das aplicações.
Filtro de rastreamento vs. FFT
| Recurso | Análise FFT | Filtro de rastreamento |
|---|---|---|
| Requisito de velocidade | Funciona em qualquer velocidade. | Requer tacômetro |
| Variação de velocidade | Requer velocidade constante | Lida com velocidades variáveis |
| Informação | Espectro completo, todas as frequências | Pedido único apenas |
| Falhas não síncronas | Detecta todas as falhas | Falhas não síncronas |
| Análise Transitória | Difícil | Excelente |
| Ideal para | Diagnóstico geral, estado estacionário | Análise de velocidade crítica, velocidade variável |
Implementações modernas
Filtros de rastreamento digital
- Filtros baseados em software em analisadores modernos
- Vários pedidos simultâneos (1×, 2×, 3× simultaneamente)
- Largura de banda ajustável
- Exibição em tempo real durante transientes
Integração de Análise de Pedidos
- Filtros de rastreamento como base para uma análise abrangente de pedidos.
- Espectro de ordem completa extraído (todas as ordens simultaneamente)
- Mapas de cores mostrando a relação entre ordem e velocidade.
- Detecção automatizada de velocidade crítica a partir de dados de rastreamento de pedidos
Os filtros de rastreamento são ferramentas especializadas, porém poderosas, na análise de vibrações, particularmente para a dinâmica de rotores e equipamentos de velocidade variável. Ao manter o foco em ordens específicas, apesar das mudanças de velocidade, os filtros de rastreamento permitem a análise transiente e o monitoramento de componentes independentes da velocidade, algo impossível com as técnicas FFT padrão. Isso os torna essenciais para a identificação de velocidades críticas e para o diagnóstico avançado de máquinas.
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