Eng. Daniel Teodoro daniel@vitek.com.br ACOMPANHAMENTO DE TURBOMÁQUINAS E LAMINADORES POR TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO PREDITIVA Eng. Daniel Teodoro daniel@vitek.com.br

Sumário da Apresentação Aplicações em Turbo-Máquinas: Monitoramento Online Monitoramento Offline – Análises Extras Tribologia Termografia Aplicações em Laminadores: Problemas de Chatter

Monitoramento online Um sistema de Monitoramento Online eficiente para turbo-máquinas: precisa ser capaz de trabalhar de forma automática medindo vibração e parâmetros operacionais correlacionando e tendenciando as variáveis. deve saber distinguir estados de operação do equipamento. disponibilizar ferramentas adequadas para a análise possibilidade de capturar transientes

Monitoração eficiente Estratégias Diversificadas de Detecção: Níveis Globais Bandas de Freqüência Parâmetros de Forma de Onda Técnicas avançadas de detecção antecipada (Demodulação, PeakVue, SST, etc.) Transientes Operacionais

Mudanças operacionais Quando uma máquina muda de carga, como uma monitoração manifesta isso? Quando uma máquina muda de rotação, como isto se manifesta? 90% CARGA 50%CARGA PARADA

Monitoração eficiente Gerenciamento de Informações: Coleta de dados comandada por eventos Estratégias de monitoração adaptativas Alarmes ajustáveis por condição.. 50% CARGA 90% CARGA 50%CARGA PARADA COLETA C/ 90% CARGA COLETA C/ 50% CARGA

Exemplo: Máquina de Rotação Variável 900 – 1000 RPM

Exemplo: Máquina de Rotação Variável 800 – 900 RPM 900 – 1000 RPM

Exemplo: Máquina de Rotação Variável 800 – 900 RPM 900 – 1000 RPM 700 – 800 RPM

Transientes Boa parte dos defeitos que ocorrem nas Turbomáquinas se manifestam nos transientes Avaliar as causas de um trip Avaliar a passagem pelas críticas Analisar o comportamento da máquina durante uma instabilidade do processo Identificação de Oil Whril / Oil Whip

Análises Transientes

Monitoramento Offline em Turbomáquinas Coletas periódicas de rotas predefinidas Medição no painel de proteção através de cabo conectado nas saídas bufferizadas Medições de carcaça através de acelerômetros Medições Extras Monitoramento dos Equipamentos Auxiliares Análises e dignóstico preditivo

Medições Extras Análises especiais durante comissionamento Monitoramentos de amplitudes e fase Medição de dados transientes Gráficos de Bode e Nyquist durante a partida/parada Espectros em Cascata Órbitas

Exemplo – Roçamento e Surge Detecção de problema relacionado com roçamento no mancal de escora e surge em compressor de alta pressão Incialmente o compressor de Alta Pressão apresentou alto deslocamento axial em partida para teste ocorreu a queima do mancal de escora

Exemplo – Roçamento e Surge Detectado problema de roçamento no mancal de escora em partida seguinte

Exemplo – Roçamento e Surge Suspeita de problemas de turbulência no interior do compressor

Exemplo – Roçamento e Surge Detectado e solucionado o problema na válvula anti-surge Após troca da Anti-surge Instabilidade devido a surge/stall

Propriedades requeridas do Lubrificante para Turbinas: Lubrificação Propriedades requeridas do Lubrificante para Turbinas: A vapor: A gás: Suporte à carga Transferência de calor Separação de água Longa vida útil Proteção contra corrosão Incompressível Viscosidade adequada Demulsibilidade Resistente a oxidação e estabilidade térmica Óleo com bom aditivo anti-ferrugem Boa liberação de bolhas de ar e baixa formação de espuma

Propriedades requeridas do lubrificante para Turbinas a Gás: Lubrificação Propriedades requeridas do lubrificante para Turbinas a Gás: Estabilidade térmica excelente para prever a formação de sedimentos Excelente resistência à oxidação para prevenir a formação de ácidos e borra Ótima viscosidade para ter capacidade de carga e proteção contra o desgaste além de minimizar a o sobreaquecimento do óleo. Bom inibidor de ferrugem e corrosão para proteger componentes do ataque dos gases de combustão Propriedades anti-desgaste para sistemas onde há engrenamentos e rolamentos.

Práticas para avaliar e manter a qualidade do lubrificante Tribologia Práticas para avaliar e manter a qualidade do lubrificante Seguir os limites recomendados ao condenar um lubrificante Avaliar RPVOT e demulsibilidade a cada 3 anos Re-aditivar o óleo para manter boas propriedades anti-oxidação Consultar junto ao fornecedor recursos para aumentar a demulsibilidade do óleo Manter o sistema de filtração online e offline sempre em perfeitas condições de funcionamento para controlar a contaminação por água e particulados Colocar respiros em locais estratégicos e manejo adequado do óleo para evitar o ingresso de contaminação no sistema. * RPVOT – Teste de oxidação em vaso de pressão rotativo

Tribologia Realizar os seguintes testes quatrimestralmente Viscosidade a 40° Desgaste Metálico Contaminação por água Contagem de partículas: 4-, 6-, 16- µm Acidez Realizar os seguintes testes anualmente RPVOT – Teste de oxidação Formação de ferrugem

Termografia Avaliar eficiência de isolamento térmico das turbinas Avaliar defeitos mecânicos em equipamentos auxiliares

Termografia Avaliar os equipamentos elétricos de controle e intrumentação de turbo-máquinas:

Implantação de Sistemas de Monitoramento Cronograma, projeto... Escolher os pontos mais representativos Preparar a superfície Instalar sensores nos mancais Cabeamento dos sensores Rede ethernet interligando os instrumentos ao servidor Integração com sistemas de Automação via OPC/Modbus Servidor interligado à rede corporativa Estações de trabalho com acesso aos dados Treinamento da equipe envolvida

Pontos de Medição

Ferramentas necessárias para a instalação Fresa de topo com broca

MONTAGEM DE SENSORES

Montagem em um motor e Bomba

Cuidados com os Cabos

Sensores – Emendas e Interligação O cabo do sensor deve ser suficiente para chegar a primeira caixa de junção Na caixa de junção será feita a interligação com um cabo de múltiplos pares trançados

Implementação

Implantação de Sistema Online Máquinas com sensores e sistema de proteção já instalados: Interligar os canais a partir das saídas bufferizadas ao instrumento de monitoração online. Instalar sensores adicionais de monitoramento em caixas de acessórios, bombas de lubrificação. Os instrumentos da nova geração possuem módulos de monitoração e proteção integrados

Implementação

INTERLIGAÇÃO Ventilador Intermediário – R6001 Ventilador primário – R3017 Ventilador Intermediário – R6001 CSI 4500 12 ch/taco Resfriador Seccional Turin – R7005 Moinho de bolas – R7010 Multicabo CSI 4500 32ch/taco Multicabo

Esquema da rede do Sistema Online CSI 4500 Estações Clientes Sala Automação Switch Automação Sala de Operação SalaD Servidor IP Automação: 130.130.130.71 IP Corporativa: Bombas Sala D ET-MSV-01 IP: 130.130.130.72 Serial: C5000E5F Switch Automação Sala de Operação Ustulação Torres Sala D ET-MSV-02 IP: 130.130.130.73 Serial: C5000E5B Switch Automação Sala de Operação Ustulação Ustulação Torres Alpina US-MSV-01 IP: 130.130.130.75 Serial: C5000E5D Torres Sala B ET-MSV-03 IP: 130.130.130.74 Serial: C5000E65 Ventiladores US-MSV-02 IP: 130.130.130.76 Serial: C5000E58 Resfriador/Moinho US-MSV-03 IP: 130.130.130.77 Serial: C5000E69 Legenda: Switch Automação Soprador/Bombas US-MSV-04 IP: 130.130.130.78 Serial: C5000E5E CSI 4500 Rede corporativa Rede de automação Conversor – Fibra/ethernet Cabo Ethernet Hub Fibra

Dificuldades Encontrar uma boa parceria (sub-contratada) Programação de paradas para a execução Dificuldades com a equipe de TI Consolidação de um banco de dados – parâmetros e limites de alarme Educação das equipes de manutenção e operação na área Condições adversas de operação e manutenção dos equipamentos

Monitoramento Online de vibração em Laminadores Cilindro de Encosto Superior Cilindro de Trabalho Superior Cilindro de Trabalho Inferior Cilindro de Encosto Inferior

Laminador de Tiras a Frio 5 Cadeiras

Monitoramento Online de vibração em Laminadores Prevenir e diagnosticar o Chatter Produto inaceitável Produto marcado Arrebentamentos da tira Danos aos componentes do laminador Cilindros marcados Marcas nos cilindros Danos devido a arrebentamentos da tira Condições de Laminação indesejadas Baixas velocidades de Laminação Maior tempo de parada (trocas de cilindro)

Definição de Chatter Os componentes do laminador atuam como molas Cilindros e outros componentes do laminador irão se mover elasticamente As frequências naturais não podem ser eliminadas, apenas evitadas

Chatter do Processo de Laminação Chatter Torsional Ocorre na frequência de ressonância torsional de um eixo ou cardan Chatter Terça de Oitava dos cilindros de encosto Chatter Quinta de Oitava dos cilindros de trabalho

Causas de Chatter Cilindros Componentes Rotativos Cilindros de trabalho excêntricos Superfície imprópria dos cilindros de trabalho ou cilindros de encosto (Marcas devido à imperfeições na retífica) Cilindros tensionadores desgastados ou empenados Cilindros escamados ou marcados Componentes Rotativos Rolamentos dos cilindros de trabalho com efeitos de brinelamento ou escamados Dentes desgastados (Caixa de pinhões, encaixe do cardan, chaveta) Folgas excessivas em engrenagens, ponta do cardan, pods Condições dos mancais dos cilindros de encosto Desbalanceamento do cardan

Causas de Chatter Condições de Lubrificação Instáveis Lubrificação excessiva da mordida do clindro causando escorregamento Fricção excessiva na mordida do cilindro Mudanças nos tamanhos das partículas, pH, aditivos, níveis de contaminação Produto que chega Tira já marcada por chatter entrando nas cadeiras do laminador

Monitoramento Online num Laminador de 5 Cadeiras

Monitoramento Online num Laminador de 5 Cadeiras

Caso: Cilindro de Encosto com Calo

Caso: Chatter com Arrebentamento da Tira

Parâmetros Dados espectrais: 2000 Hz, 3200 linhas, 3 médias em g’s Parametro 1 - Nível Global Parametro 2 - Fundamentais - Faixa de freqüência: 0 a 20 Hz Eventos que excitam a freqüência fundamental de operação dos cilindros de trabalho e encosto, bem como suas harmônicas. Parametro 3 - Torsionais - Faixa de freqüência: 20 a 50 Hz Chatter torsional Parâmetro 4 - Intermediaria 1 - Faixa de freqüência: 50 a 250 Hz Parâmetro 5 - Terças de Oitava - Faixa de freqüência: 250 a 500 Hz Faixa de freqüência criada para capturar eventos que estimulem chatter de terças de oitava. Parâmetro 6 - Intermediaria 2 - Faixa de freqüência: 500 a 650 Hz Parâmetro 7 - Quintas de Oitava - Faixa de freqüência: 650 a 900 Hz Faixa de freqüência criada para capturar eventos que estimulem chatter de quintas de oitava. Parâmetro 8 - Altas Freq 1- Faixa de freqüência: 900 a 2.000 Hz Parâmetro 9 - Altas Freq 2 - Faixa de freqüência: 2.000 a 20.000 Parâmetro 10 - Pico a Pico na forma de Onda, Parametro 11 - Fator de crista DCS para captura de Peakvue

Desafio O evento de chatter instantâneo ocorre neste laminador entre 2 a 5 segundos COMO PEGAR ESTE EVENTO? Desativação de todos os outros DCS ativos O nível de Trigger utilizado para ativar o DCS foi 0,3 g Dados espectrais: 2000 Hz, 400 linhas, 1 médias em g’s

Desafio

Eng. Daniel Teodoro de Oliveira Morais FIM Eng. Daniel Teodoro de Oliveira Morais daniel@vitek.com.br Muito Obrigado!!!!