Acelerao que Trabalha

Envelope de Acelerao. Isto Funciona!

Artigo publicado pelo peridico REVOLUTIONS, da SKF Condition Monitoring, Volume 7, Number 3.

Traduzido por:- Eng Andr Luiz de Pdua Pereira

- Eng Jnio Barbosa

E-Mail dos tradutores: vibra@atlanticpost.com

O presente arquivo pode ser obtido no site: www.vibra.dynamiczone.com

O processo de filtragem por envelope aumenta as medies dos sinais impulsivos e ao mesmo tempo suprime tanto os sinais de altas amplitudes rotacionais, quanto os rudos aleatrios de larga faixa.O Envelope de Acelerao ou "demodulador" uma tcnica de processamento de sinal que potencializa a habilidade de um analista para determinar a condio de equipamentos rotativos. Residente no Microlog, Coletor/Analisador de Dados Porttil, e no Multilog - Unidade Local de Monitoramento (usado em monitoramento contnuo on-line), a tcnica possibilita a deteco de impulsos de sinais de defeito, tais como as produzidas por falhas de rolamentos, muito mais cedo que as tcnicas de anlise "tradicionais".

Pode-se dizer de uma maneira simplificada, que o processo de envelopamento de sinal a converso dos mais altos harmnicos da freqncia de defeitos em componentes de freqncia dentro da faixa do espectro de FFT. Todo sinal de vibrao gera harmnicos. Se a faixa dinmica do coletor de dados for suficientemente alta, ento os sinais podem ser vistos como mltiplos de vrias ordens da freqncia fundamental. Se a faixa dinmica for baixa, ento os harmnicos dos sinais esto submersos em rudos, muitas vezes chamados de "sujeira". At mesmo com uma faixa dinmica alta, os harmnicos ainda desaparecem dentro de uma faixa estreita, e no podero ser vistos.

A chave para detectar defeitos de rolamentos est em capturar as baixas amplitudes dos harmnicos dos defeitos do rolamento sem incluir os sinais de altas amplitudes decorrentes dos sinais da vibrao rotacional. Para realizar isto, o Microlog permite ao usurio selecionar at 4 filtros de "'passa-faixa" e dois mtodos de medio de envelope: "envelope de acelerao" e "envelope de velocidade".

Os filtros "passa-faixa" so selecionados com base na freqncia e nas unidades de vibrao de interesse. Os filtros so: 1.): 5 a 100 Hz; 2.) 50 1 kHz, 3.) 500 10 kHz e 4.) 5 kHz 40 kHz.

Porqu Filtro?

O propsito dos filtros "passa-faixa" rejeitar as altas amplitudes, os baixos sinais da freqncia rotacional tais como 1X, 2X, 3X e somente amplificar os componentes harmnicos de altas freqncias dos impulsos de sinais repetitivos.

A excluso dos componentes rotacionais de altas amplitudes de sinal, resulta na melhoria significativa da relao sinal / rudo, permitindo que esses pequenos componentes harmnicos possam ser detectados e convertidos pelo processo de envelope, de volta freqncia fundamental dos defeitos e seus harmnicos associados.

Selecionando o Filtro de Passa-faixa

A seleo do filtro de passa-faixa est relacionada principalmente velocidade do eixo. Selecione o limite inicial da faixa de freqncia tal que pelo menos os dez primeiros harmnicos rotacionais (1X, 2X, 3X.... ) sejam rejeitados, e que somente os componentes harmnicos das mais altas freqncias dos defeitos do rolamento passem. Atingido o limite superior da faixa desejada de freqncia, rejeita-se as freqncias muito altas, geralmente associadas aos componentes mais amplificados pela ressonncia do acelermetro. Dependendo da aplicao e do local de instalao do transdutor, a melhor seleo de filtro uma escolha entre rejeio dos sinais de baixas freqncias rotacionais, a larga faixa de passagem dos componentes harmnicos dos defeitos do rolamento e a rejeio das altas freqncias instveis dos rudos.

Embora o limite inferior de freqncia do filtro do envelope deva ser pelo menos dez vezes maior que a velocidade rotacional, a seleo tima poderia ser a do filtro com o prximo limite superior, capaz de passar mais componentes harmnicos de defeito e que ainda pudesse adequadamente suprimir as mais altas freqncias de rudo. Essencialmente, o melhor filtro de envelope, seria aquele que deixasse passar o maior nmero de sinais de componentes relacionados aos defeitos do rolamento e que rejeitaria todos os outros sinais no relacionados.

Em resumo, o processo de filtro de envelope potencializa as medies dos sinais impulsivos enquanto suprime os sinais rotacionais de maiores amplitudes bem como os rudos fortuitos ou ocasionais de larga faixa. Por exemplo, suponha que um motor de automvel de 1800 RPM tenha um rolamento com uma BPFO (Freqncia de Passagem de Esfera pela Pista Exterior) de 107 Hz, ou seja, 3,56 vezes a cada rotao. Desde que a velocidade 30 Hz, (1.800 RPM) ento o limite inferior do filtro deveria ser pelo menos 300 Hz ou o filtro #3 (cuja faixa de 500 Hz a 10 kHz). O importante a se lembrar que a seleo do filtro de passa-faixa determinada pela freqncia de interesse, e que esta freqncia deve estar fora do incio do filtro. Neste caso particular, o quarto filtro poderia ser timo se o impulso do defeito for estreito e os harmnicos forem de faixa larga. Porm, isto s seria descoberto se voc tivesse tentado o quarto filtro em sua anlise.

Depois que o filtro deixa passar os mais altos componentes predominantes de freqncia de defeito e o envelopamento converte o espectro para a freqncia fundamental de defeito, o processo de FFT reduz estes complexos sinais para uma exibio de todas as respostas dos impulsos repetitivos. Se um rolamento est em boas condies, ento o espectro no mostrar qualquer indicao de defeitos. O resultado disto um sinal que mostra os sinais repetitivos de defeitos do rolamento aumentado e a supresso dos sinais no repetitivos. muito importante lembrar que estes so sinais aumentados e que as amplitudes mostradas so uma adio relativa da energia na faixa do filtro. Estas amplitudes relativas so dependentes das variveis operacionais tais como local do transdutor e da velocidade. Porm, os sinais registram bem as tendncias se tais variveis forem constantes e uma mesma faixa de filtro for usada a cada medio. Qualquer acrscimo no defeito do equipamento aumentar a intensidade do sinal. Com o passar do tempo os aumento do sinal se mostrar como acrscimo da tendncia da amplitude global, na freqncia especfica de interesse.

Embora esta tcnica de anlise funcione muito bem para rolamentos, a mesma tambm possibilita a advertncia antecipada de outros tipos de defeitos, como falhas em caixas de engrenagem, desalinhamento e folgas. Tambm possibilita a deteco e anlise de vrios defeitos de baixa freqncia em mquinas que operem a baixas rotaes usando equipamento padro. Qualquer tipo de vibrao devida a impulsos repetitivos e que gere altos harmnicos ser mostrado como uma srie harmnica repetitiva quando exibido o espectro fundamental.

Monitoramento de Vibrao em Mquinas (http://www.vibra.dynamiczone.com/)