Para permitir o monitoramento de vibrações de longo prazo, a Pepperl+Fuchs lançou recentemente um novo portfólio de sensores de vibração. Você pode descobrir o que distingue esses produtos no artigo do blog a seguir. Usando uma turbina eólica como exemplo de aplicação, também mostraremos como você pode combinar os sensores de vibração e de aceleração para ficar de olho nas mudanças de vibração de longo e curto prazo.

O portfólio de sensores de vibração

A Pepperl+Fuchs começou recentemente a oferecer uma variedade de sensores de vibração para realizar medições confiáveis de velocidade e aceleração de vibração em faixas de baixa ou alta frequência. Em comparação com produtos similares, os sensores de vibração da Pepperl+Fuchs têm aprovações de até SIL 2, uma grande faixa de medição de até 128 mm/s e detecção automática de condição para rolamentos de esferas. Devido ao seu invólucro robusto e eletrônica encapsulada, os sensores impressionam com operação livre de manutenção e uma vida útil particularmente longa.

Os três designs no portfólio estão disponíveis com diferentes certificações e aprovações. Desta forma, você pode encontrar o sensor de vibração certo para cada aplicação:

• Série VIM3: a série compacta VIM3 é adequada para aplicações até SIL 1/PL c, e possui opções de saída para analógico ou IO-Link.
• Série VIM6: a série VIM6 é aprovada para áreas classificadas até Zona 1/21. Com uma faixa de operação de temperatura estendida de -40 °C a +125 °C, os sensores são ideais para áreas de alta temperatura.
• Série VIM8: devido a um invólucro particularmente robusto, feito de aço duplex, os sensores de vibração da série VIM8 são projetados para uso em aplicações offshore, bem como em áreas severas e classificadas da Zona 1/21. Além disso, os sensores têm aprovação até SIL 2/PL d.

Sensores de vibração x Sensores de aceleração

Não apenas os sensores de vibração, mas também os sensores de aceleração da Pepperl+Fuchs são usados para medir mudanças na vibração: ambos registram a aceleração da vibração em g. No entanto, os sensores diferem em seu princípio de operação técnica e, portanto, são adequados para diferentes aplicações.

Sensores de aceleração para a medição de aceleração de vibração de curto prazo

Os sensores de aceleração da série F99 são capazes de medir 0 Hz e, portanto, acelerações que estão na faixa de baixa frequência. Os valores de aceleração que os sensores registram não são calculados em média. Em vez disso, os valores instantâneos são emitidos diretamente como sinais de tempo. Portanto, o F99 é adequado para detectar eventos de aceleração únicos e de curta duração na faixa de milissegundos.

Sensores de vibração para medir mudanças na vibração de longo prazo

Ao contrário dos sensores de aceleração F99, os sensores de vibração da série VIM exibem apenas um valor medido a partir de uma frequência de pelo menos 1 Hz. Isso significa que deve haver um movimento cíclico da máquina pelo menos uma vez por segundo para que o sensor VIM exiba um valor medido maior que zero. Além disso, ao contrário do F99, o sensor VIM não emite valores instantâneos, mas um valor RMS pré-filtrado. Este é um valor médio resultante da média em um período de até 12 segundos.

Os sensores da série VIM devem, portanto, deliberadamente não reagir a eventos de aceleração de curto prazo, como os indicados pelo sensor de aceleração F99. Caso contrário, por exemplo, uma empilhadeira passando perto da máquina levaria a uma alteração nos dados de saída como um evento de aceleração de curto prazo. Este evento deve ser deliberadamente filtrado e não exibido como um estado de erro da máquina.

Em vez disso, o valor RMS é adequado para capturar mudanças de longo prazo no comportamento de vibração. Para este propósito, os sinais de tempo não filtrados emitidos pelo F99 seriam muito frequentes. Os sensores de vibração da série VIM podem, portanto, ser usadospara determinar se o comportamento de vibração em um componente específico de uma máquina muda ao longo de dias, semanas, meses ou anos devido ao desgaste e ao atrito. A partir disso, pode-se deduzir em um estágio inicial se o componente em questão precisa de manutenção, antes que ocorra uma falha crítica.

Sensores de vibração e de aceleração em turbinas eólicas

Se as mudanças nas vibrações de curto e longo prazo forem monitoradas, vale a pena usar uma combinação de sensores de vibração e de aceleração. É o caso de turbinas eólicas, por exemplo: o F99 monitora a vibração da nacele, enquanto o VIM fica de olho nas condições dos componentes giratórios dentro da nacele, como o gerador ou a conexão eixo-cubo.

Controle da turbina com o sensor de aceleração F99

Nas turbinas eólicas, a rotação do cubo para geração de energia leva a um comportamento de oscilação (inclinação para a frente e para trás) de toda a nacele. A velocidade de rotação do cubo determina o comportamento de oscilação da nacele. O sensor de aceleração F99 agora está montado na nacele da turbina eólica. Se a rotação do cubo se tornar muito forte, a aceleração da vibração de toda a nacele também aumenta. Como o F99 emite valores instantâneos individuais em intervalos curtos, o sensor detecta imediatamente essa mudança na vibração e emite o sinal a tempo de controlar a velocidade do cubo de acordo.

Monitoramento das condições com o sensor de vibração VIM

Ao contrário do sensor de aceleração F99, o sensor de vibração VIM é instalado dentro da turbina eólica para monitorar a qualidade de componentes individuais por um longo período de tempo. Independentemente de serem engrenagens, geradores ou rodas dentadas, todos os componentes giratórios sofrem danos relacionados à idade ao longo do tempo devido a desalinhamento ou efeitos de atrito, alterando assim o seu comportamento vibratório. Sem as medições do sensor, toda a planta teria que passar por manutenção de alto custo em intervalos cada vez mais curtos, mesmo que a função ainda não esteja prejudicada. Como o sensor de vibração detecta mudanças de longo prazo na velocidade ou aceleração da vibração, ele permite o monitoramento das condições, bem como a manutenção preditiva e direcionada dos componentes envolvidos. Isso significa que a manutenção só precisa ser realizada quando for realmente necessária. Os sensores de vibração da Pepperl+Fuchs garantem um alto nível de segurança no processo por meio de certificações correspondentes, até SIL 2/PL d para a série VIM8.

Mais informações

• Monitoramento de vibração da Pepperl+Fuchs
• Detalhes sobre como os sensores de vibração funcionam e onde podem ser usados
• Sensor de aceleração da Pepperl+Fuchs