Ferramentas de Diagnóstico de Máquinas IMFDM

Apresentação em tema: "Ferramentas de Diagnóstico de Máquinas IMFDM"— Transcrição da apresentação:

1 Ferramentas de Diagnóstico de Máquinas IMFDM
Prof. Dr. Cesar da Costa 7.a Aula: Avaliação de falhas com o uso de técnicas no domínio do tempo

2 Ferramentas de diagnóstico de falhas
Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 1. Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações: A medição de nível global é um método de análise aproximado da condição da máquina, através do sinal de vibração, mensurando a amplitude do sinal, avaliada de diferentes formas. O valor RMS ou valor eficaz mede a energia da vibração; O valor de pico-a-pico, mede a amplitude máxima da onda fundamental. Esta medida é bastante útil quando a amplitude de deslocamento constitui um parâmetro crítico em relação às restrições de carga máxima. O valor de pico, ou de crista, parâmetro útil para identificar eventos de curta duração, como choques de curta duração, por exemplo.

3 Ferramentas de diagnóstico de falhas
Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 1. Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações: Quando alguma característica mecânica é alterada as solicitações sobre os elementos mecânicos são alteradas modificando as frequências que compõe a vibração do sistema. O desgaste, presença de trincas, folgas, alterações no acoplamento, dentre outros fenômenos são alterações mecânicas, que interferem na solicitação mecânica dos componentes e geram frequências, que se propagam pela estrutura do sistema alterando a vibração global.

4 Ferramentas de diagnóstico de falhas
Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo 1. Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações: Este tipo de medição precisa de um valor de referência para identificação dos pontos de alarme pois a base de comparação passa a ser a própria máquina.

5 Ferramentas de diagnóstico de falhas
Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo . 2. Parâmetros calculados a partir do sinal no domínio do tempo: Valor RMS (Root Mean Square) Valor de pico (Peak-Value) Fator de Crista (Crest-Factor) Curtose (Kurtosis)

6 Ferramentas de diagnóstico de falhas
Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo . Valor RMS (Root Mean Square) O valor médio quadrático (RMS) é utilizado para indicar o nível de energia das vibrações do equipamento: n = número de ponto do sinal xi(t) = sinal da vibração medido

7 Ferramentas de diagnóstico de falhas
Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Valor RMS (Root Mean Square) . Com a progressão da falha o valor RMS tende a aumentar pois o numero de picos no sinal cresce, desta forma é possível utilizar níveis de alarme para manutenção: O monitoramento do equipamento através do valor RMS deve sempre considerar dados históricos para permitir uma avaliação dos pontos de parada e alarme.

8 Ferramentas de diagnóstico de falhas
Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Valor de pico (Peak-Value) . O valor de pico é o valor da maior amplitude presente no sinal. Quando seu valor aumenta é um indicativo de que impactos começaram a surgir no equipamento com uma possível falha futura. Geralmente seu valor aumenta antes do valor RMS, pois o valor de pico é pontual, já o valor RMS depende da energia global do sinal e demora mais para ser alterado.

9 Ferramentas de diagnóstico de falhas
Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Fator de Crista (Crest-Factor) . É a relação entre o valor de pico e o valor RMS: Conforme o início e a progressão da falha o fator de crista pode exibir aumentos abruptos, causados pelo aumento de um defeito localizado (aumenta o valor de pico, mas o valor RMS permanece praticamente o mesmo), sendo possível utilizá-lo como um indicador de monitoramento do surgimento de um defeito.

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Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Relação entre Valor RMS, Fator de Crista e valor de Pico: .

11 Ferramentas de diagnóstico de falhas
Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Curtose (Kurtosis) . A curtose é definida como sendo o valor do quarto momento estatístico da função distribuição da densidade de probabilidade: Para mancais de rolamento o valor da curtose varia conforme o progresso da falha, sendo que cresce rapidamente quando a falha se inicia e continua crescendo até certa fase do progresso da falha, quando então com o aumento do valor RMS a curtose pode ser reduzida.

12 Exercício: Calcule os parâmetros RMS, valor de pico, Fator de Crista e Curtose para os dados abaixo tomados de um sinal aleatório com um intervalo entre cada amostra de 1/20s. -6 52 58 49 53 12 31 77 56 55 29 -40 -43 -39 -18 -32 -36 3 -29 -79 -83 -47 10 45 36 11 -20 18 -37 -69 -28 -38 -82 -91 -65 8 1 -1 23 67 46 -46 -57 -77 -27 -3 27 44 96 98 88 42 34 16 -15 -58 -62 -66 -86 -42 40 -16 9 35 30 61 -44 -41 24 37 32 73 51 22 2 48

13 Ferramentas de diagnóstico de falhas
Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Resultados do exercício proposto: Valor RMS = 46,458 Valor de Pico = 98 Fator de Crista = 2,105 Curtose K = 2,111479

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Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações – Aplicações práticas Nos discos serão acopladas massas para induzir desbalanceamento no eixo em 5 condições: Massas opostas a 180º (sem desbalanceamento) Massas a 135º, 90º e 45º Massas lado a lado (situação mais crítica)

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Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações Massas opostas a 180º (sem desbalanceamento): m/s2 * Esta seria a assinatura inicial “Baseline” da máquina, contra a qual os níveis de alarme seriam definidos.

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Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações Massas opostas a 135º: m/s2

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Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações Massas opostas a 90º: m/s2

18 Ferramentas de diagnóstico de falhas
Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações Massas opostas a 45º: m/s2

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Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações Massas opostas a 0º (massas lado a lado) m/s2

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Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações Distribuição das massas: m/s2 Baseline 45º 0º 90º 135º 180º

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Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações Uma máquina nova teria repetidas medições com amplitude igual a do Baseline; Um nível de alarme especificado pelo usuário ou pelo fabricante da máquina poderia ser usada para identificar o ponto correto de parada. Baseline

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Avaliação de falhas com técnicas do domínio do tempo Monitoramento de máquinas utilizando valor global de vibrações Com base nos sinais fornecidos na base de dados, elaborar rotina em um dos softwares a seguir para cálculo dos parâmetros RMS, valor de pico, Fator de Crista e Curtose. Softwares que podem ser utilizados: Matlab, Scilab, Octave ou Labview. Os sinais estão disponíveis na base de dados do seguinte site: