Compreendendo o Analisador de Vibração

Sensor de vibração

Sensor óptico (tacômetro a laser).

Balanset-4

Tamanho do suporte magnético-60-kgf

Fita reflexiva

Balanceador dinâmico "Balanset-1A" OEM

A analisador de vibração é um instrumento eletrônico usado para medir, armazenar e exibir detalhes vibração dados de máquinas. É a principal ferramenta do analista para obter diagnóstico de vibração - o dispositivo que você usa quando precisa entender não apenas quanto uma máquina está vibrando, mas O que exatamente está acontecendo dentro dele. Onde um simples vibrômetro informa um único número geral, um analisador captura o sinal completo e o processa - principalmente com o Transformada Rápida de Fourier (FFT) - para dividir a vibração em suas frequências componentes.

1. Definição: O que é um analisador de vibração?

A característica que define um analisador é o fato de ele transformar um sinal bruto em informações de diagnóstico. Ao converter um sinal de tempo em uma frequência espectro, O sistema permite que o analista reconheça as impressões digitais de falhas específicas: desequilíbrio em velocidade de corrida, desalinhamento e seu componente 2× característico, defeitos de rolamento em suas frequências de falha não síncronas e muitas outras. O valor geral indica que uma máquina não está bem; o espectro indica que por que. Essa distinção - de uma única magnitude para uma imagem resolvida por frequência - é a razão pela qual o instrumento existe e é o que separa a condição triagem de um diagnóstico genuíno.

2. Quais dados são fornecidos por um analisador de vibração

Um analisador é valioso justamente porque pode apresentar o mesmo sinal de vibração em várias “visualizações” diferentes, cada uma respondendo a uma pergunta de diagnóstico diferente:

  • Nível geral de vibração: um único valor integrado em uma banda de frequência definida, geralmente usado para verificações rápidas de condições e tendências.
  • forma de onda temporal: o sinal bruto em relação ao tempo, útil para avaliar a forma e a estabilidade da vibração e para detectar comportamentos não sinusoidais, como impactos ou cortes.
  • FFT espectro: amplitude versus frequência - a principal visualização para ver quais frequências estão presentes e como a energia é distribuída entre elas.
  • Velocidade de corrida componente (1×): a parte sincronizada com a rotação do rotor, a principal referência para a maioria dos diagnósticos de máquinas rotativas.
  • Harmônicos da velocidade de corrida: componentes em múltiplos inteiros (2×, 3×, ...), comparados entre si para ponderar suas contribuições relativas.
  • Referência de velocidade e fase: Muitas tarefas de diagnóstico e balanceamento exigem uma velocidade precisa e um fase referência extraída de um tacômetro.

3. Como um analisador de vibração transforma as medições em informações de diagnóstico

O analisador recebe o sinal de seus sensores - geralmente um acelerômetro - e o processa em um software:

  • Aquisição de sinais: ele captura a forma de onda de tempo em um ou mais canais, de modo que pontos diferentes na mesma máquina podem ser comparados diretamente.
  • Análise de frequência (FFT): a forma de onda bruta é convertida em um espectro com o FFT, revelando componentes discretos e seus harmônicos.
  • Processamento síncrono com um tacômetro: Com uma referência de fase, o analisador extrai o componente 1× e cria gráficos sincronizados com uma única rotação do rotor - a mesma base usada para algumas visualizações harmônicas.
  • Configuração e controle da medição: o usuário escolhe a faixa de frequência, o tempo de aquisição e as opções de processamento, como o janelamento aplicada antes da transformação.

As escolhas feitas na aquisição determinam o que o espectro pode resolver: o intervalo de frequência e o número de linhas juntos fixam a resolução, de modo que os componentes com espaçamento estreito - tons próximos a um harmônico, por exemplo - só são separáveis se a configuração suportar isso. Um Calculadora de resolução FFT torna explícita essa compensação entre a extensão, as linhas e a largura do compartimento antes de você medir.

4. Componentes de um sistema de análise de vibração

Um sistema completo geralmente é composto por:

  • O analisador / coletor de dados: o hardware que recebe os sinais do sensor e fornece as funções de medição.
  • Sensores: tipicamente acelerômetros, Embora, dependendo da tarefa e do tipo de máquina, outros sensores sejam usados - por exemplo sondas de proximidade para medição direta do movimento do eixo em rolamentos de filme fluido.
  • Tacômetro / referência de fase: necessário para a medição de velocidade e todas as funções relacionadas à fase (1×, harmônicos, balanceamento, medições síncronas).
  • Software host: o aplicativo - geralmente em um PC - que exibe os gráficos, armazena os resultados, compara as medições ao longo do tempo e gera relatórios.

Essa divisão entre uma unidade de medição e um software baseado em PC é o que define um software moderno. analisador portátilTela: o laptop fornece a tela, a capacidade de processamento e o armazenamento, de modo que o hardware de campo pode permanecer compacto.

5. Exemplo: Funções de análise de vibração no software Balanset-1A

Conjunto de equilíbrio-1a é um sistema de dois canais, baseado em PC, para balanceamento de rotores e medição de vibrações, usado por engenheiros em mais de 50 países. Além de suas funções de balanceamento, ele fornece medição e análise de vibração por meio de duas ferramentas complementares: Modo de medidor de vibração e Modo de gráficos. É um exemplo concreto e funcional da arquitetura geral descrita acima - uma unidade de medição de dois canais que alimenta o software Windows.

5.1 Modo de medidor de vibração: valores digitais mais onda e espectro

No modo Medidor de vibração, o software exibe a vibração geral e o componente de vibração 1× (com fase quando um tacômetro está conectado). A mesma tela também pode mostrar a forma de onda e a visualização do espectro, de modo que uma rápida verificação numérica e uma primeira olhada no conteúdo da frequência ficam lado a lado.

Modo de medidor de vibração. Onda e espectro.
Fig. 7.7. Modo de medidor de vibração. Onda e espectro.

5.2 Modo de gráficos: quatro tipos de gráficos para uma análise mais profunda

O modo Charts (Gráficos) é usado quando você deseja fazer uma análise gráfica em dois canais. Ele oferece quatro tipos de gráficos:

  • Função geral de tempo de vibração - a forma de onda temporal da vibração geral.
  • 1 × gráficos de vibração sincronizado com uma rotação do rotor.
  • Harmônicos de vibração 1× - os componentes harmônicos da velocidade de corrida.
  • Espectro FFT - a visualização do espectro, com a forma de onda mostrada acima dela.

Função geral de tempo de vibração

Esse gráfico mostra como a vibração muda com o tempo. Ele é útil para avaliar a estabilidade e identificar alterações durante o intervalo de medição.

Janela de operação para a saída da função de tempo dos gráficos gerais de vibração
Janela de operação para a saída da função de tempo dos gráficos gerais de vibração

1 × gráficos de vibração (visualização síncrona)

Essa visualização exibe a vibração 1× em uma rotação do rotor. Ela é sincronizada com a marca de fase do tacômetro e é usada quando é necessário analisar a vibração vinculada à velocidade de operação - a base dos dados de amplitude e fase nos quais o balanceamento se baseia.

Janela de operação para a saída dos gráficos de vibração 1x
Janela de operação para a saída dos gráficos de vibração 1x

Harmônicos de vibração 1×

Essa visualização mostra os componentes harmônicos relacionados à velocidade de operação, ajudando-o a comparar os níveis harmônicos em um único gráfico.

Janela de operação harmônicos de 1x vibração
Janela de operação harmônicos de 1x vibração

Visualização do espectro FFT

Essa visualização mostra o espectro de vibração - a principal ferramenta para identificar componentes de frequência e assinaturas de falhas - com a forma de onda exibida acima do espectro para contexto adicional. O instrumento mede a vibração em um intervalo de cerca de 5 Hz a 1000 Hz, o que cobre confortavelmente a velocidade de operação e seus harmônicos inferiores em máquinas industriais típicas.

Janela de operação para a saída do espectro de vibração
Janela de operação para a saída do espectro de vibração

5.3 Fluxo de trabalho típico de medição (visão prática)

Um fluxo de trabalho de campo típico é simples:

  1. Instale os sensores de vibração nos pontos de medição da máquina.
  2. Instale o tacômetro e aplique uma fita reflexiva (a marca de fase) no rotor sempre que forem necessárias funções de fase ou de sincronização 1×.
  3. Conecte os sensores à unidade de medição Balanset-1A e a unidade a um laptop com Windows.
  4. Abra o modo Medidor de vibração para uma verificação rápida e, em seguida, alterne para o modo Gráficos para uma análise mais profunda - forma de onda geral, gráficos 1×, harmônicos e espectro.
  5. Salve as medições para comparação ao longo do tempo e para relatórios.

O mesmo fluxo de trabalho está subjacente ao balanceamento de campoO analisador mede primeiro a resposta do desbalanceamento e, depois que um peso de correção é ajustado, ele mede novamente para confirmar o resultado - diagnóstico e correção feitos com um único instrumento.

6. O papel do analista

Mesmo com um analisador potente, o resultado ainda depende de uma configuração de medição correta e de uma boa interpretação. O instrumento fornece os dados - formas de onda, espectros e gráficos sincronizados - mas é o especialista que decide o que esses padrões significam para a condição da máquina e que ação eles exigem. Um espectro limpo de um sensor mal montado ou uma assinatura de livro-texto lida fora de contexto enganará com a mesma certeza que um número errado. O analisador é o microscópio; o engenheiro é o diagnosticador.


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