O Monitor Sísmico Proximitor 3500/42M é um módulo de monitoramento de quatro canais altamente integrado e poderoso dentro do Sistema de Monitoramento de Condições de Máquinas Bently Nevada™ Série 3500. Ele representa um nível avançado de tecnologia de proteção de máquinas, capaz de processar simultaneamente sinais de transdutores de proximidade e transdutores sísmicos, permitindo monitoramento e proteção síncronos e abrangentes da vibração relativa do eixo e da vibração absoluta do alojamento do rolamento em máquinas rotativas.
Este monitor dá continuidade à filosofia de design de alta confiabilidade do sistema 3500. Sua principal missão é fornecer proteção ininterrupta para ativos mecânicos críticos, comparando continuamente os parâmetros monitorados com os pontos de ajuste de alarme programáveis pelo usuário para acionar alarmes; simultaneamente, ele comunica informações essenciais da máquina ao pessoal de operação e manutenção em tempo real, fornecendo suporte de dados para manutenção baseada em condições e diagnóstico de falhas.
A alta flexibilidade do 3500/42M é um recurso de destaque. Os usuários podem configurar cada canal por meio do software de configuração de rack 3500 para executar uma das diversas funções de monitoramento, incluindo: vibração radial, posição de empuxo, expansão diferencial, excentricidade, REBAM, aceleração, velocidade, vibração absoluta do eixo e região de aceitação circular. Semelhante a outros monitores da série, seus quatro canais são gerenciados e configurados em 'pares de canais', permitindo que um único módulo execute duas funções de monitoramento diferentes simultaneamente (por exemplo, canais 1 e 2 para vibração radial, canais 3 e 4 para velocidade da carcaça do rolamento).
2. Recursos principais e princípios funcionais detalhados
2.1 Função principal: fusão de sinal multisensor e diagnóstico integrado
O valor central do 3500/42M reside na sua capacidade de quebrar a limitação dos monitores tradicionais que lidam apenas com tipos de sensores únicos, agindo como um centro integrado de fusão de dados. Seu fluxo de trabalho é o seguinte:
Entrada de sinal multitipo e fonte de alimentação: O módulo pode aceitar sinais de até quatro sensores, que podem ser:
Transdutores de Proximidade: Para medir a vibração do eixo e a posição em relação à carcaça do rolamento.
Acelerômetros: Para medir a aceleração de vibração de alta frequência da carcaça do rolamento.
Transdutores de velocidade: Para medir a velocidade de vibração de frequência média a baixa da caixa do rolamento.
O painel frontal do módulo fornece um conector coaxial de saída de transdutor com buffer para cada canal, fornece energia de excitação de -24 VCC para transdutores de proximidade e fornece uma fonte de corrente constante ou fonte de tensão para acelerômetros, simplificando a integração do sistema.
Caminhos Dedicados de Condicionamento de Sinais: Para diferentes tipos de sensores e objetivos de monitoramento, o módulo estabelece caminhos de condicionamento de sinais paralelos e independentes. Cada configuração corresponde a um conjunto otimizado de bancos de filtros e algoritmos, garantindo a extração das informações de características mais relevantes e precisas dos sinais brutos.
Cálculo e derivação de valores estáticos: Os sinais condicionados são usados para calcular parâmetros-chave conhecidos como valores estáticos. Esses valores são a base para decisões de alarme e avaliação de condições de equipamentos. O 3500/42M pode gerar uma ampla gama de valores estáticos, por exemplo:
Um canal de vibração radial pode gerar: Direto, Gap, 1X Amplitude/Fase, 2X Amplitude/Fase, Não 1X Amplitude, Amplitude Smax.
Um canal Velocity II pode gerar: Direto (por exemplo, RMS/Peak Velocity), 1X Amplitude/Fase, 2X Amplitude/Fase, Tensão de polarização.
A função Shaft Absolute Vibration utiliza algoritmos internos para sintetizar dados de transdutores de proximidade e sísmicos, derivando a vibração absoluta do eixo.
Gerenciamento e saída de alarmes: Os usuários podem definir alarmes de alerta para cada valor estático ativo e selecionar quaisquer dois dos valores estáticos mais críticos para alarmes de perigo. O módulo realiza comparações continuamente e aciona saídas de alarme em caso de excedências. Ele também possui atrasos de alarme programáveis (por exemplo, Alerta: 1-60 segundos, Perigo: 0,1 segundos ou 1-60 segundos) para prevenir eficazmente alarmes falsos. Além disso, o módulo fornece saídas de gravador de 4 a 20 mA para conexão com DCS ou dispositivos de gravação.
2.2 Principais Funções de Monitoramento: Princípios de Funcionamento e Inovações Tecnológicas
a) Monitoramento de Vibração Absoluta do Eixo
Princípio: Esta é uma das características mais distintivas do 3500/42M. Ele usa somatória vetorial para combinar o sinal do transdutor de proximidade (medição da vibração relativa do eixo) com o sinal do transdutor sísmico (medição da vibração absoluta do alojamento do mancal), calculando a vibração absoluta do rotor em relação ao espaço inercial. A fórmula pode ser simplificada como: Vibração Absoluta do Eixo = Vibração Relativa do Eixo + Vibração Absoluta da Caixa do Mancal.
Valor: Este parâmetro é crucial para unidades com fundações flexíveis (por exemplo, motores marítimos), estruturas leves ou vibrações significativas de alta frequência. Ele reflete com mais precisão a gravidade real da vibração do rotor, evitando distorções de medição causadas pela vibração da caixa, e é um método de monitoramento avançado em conformidade com os padrões API.
b) Processamento de Sinais Sísmicos
Processamento de sinal de aceleração: O módulo oferece dois modos de processamento de aceleração.
Modo de aceleração padrão: usa filtros passa-alta e passa-baixa de 4 pólos com uma ampla faixa de resposta de frequência (por exemplo, 10 Hz a 30.000 Hz para saída RMS), adequados para capturar sinais de impacto de alta frequência, frequentemente usados para diagnóstico precoce de falhas em caixas de engrenagens ou rolamentos de elementos rolantes.
Modo de aceleração II: além do processamento básico, ele também pode fornecer componentes vetoriais 1X e 2X e tensão de polarização e suporta a função Filter Tracking/Stepping, tornando-o adequado para cenários que exigem análise precisa de componentes de vibração relacionados à velocidade de operação.
Processamento de sinal de velocidade: Da mesma forma, oferece os modos Padrão e Velocidade II. O modo Velocity II possui recursos mais poderosos, incluindo geração de vetores 1X e 2X, tensão de polarização e suporte a uma faixa mais ampla de velocidade da máquina (60 a 100.000 cpm). O módulo utiliza internamente circuitos de integração digital para integrar aceleração à velocidade ou diferenciar/integrar velocidade ao deslocamento, fornecendo aos usuários múltiplas opções de unidades de vibração (aceleração, velocidade, deslocamento) para exibição e seleção de alarme.
c) Região de Aceitação Circular
Princípio: Este é um auxílio avançado para balanceamento de rotor. Ele define uma “zona segura” circular em um gráfico polar (com 1X Amplitude como coordenada radial e 1X Fase como coordenada angular). A condição da máquina é considerada aceitável quando o ponto final do vetor de vibração 1X do rotor está dentro deste círculo.
Valor: Comparado aos alarmes tradicionais de amplitude única, o CAR considera o efeito combinado de amplitude e fase, permitindo monitoramento e aviso mais eficazes de alterações dinâmicas, como desequilíbrio do rotor ou arco térmico, especialmente durante a partida e desaceleração da máquina, proporcionando uma avaliação de condição mais precisa.
d) REBAM e tecnologia de filtragem avançada
REBAM: Seu princípio é consistente com o 3500/40M, utilizando um conjunto dedicado de filtros para extrair as frequências de falha características dos rolamentos de elementos rolantes. A documentação do 3500/42M fornece ainda gráficos de configuração detalhados que ilustram a velocidade máxima da máquina suportada sob diferentes contagens de rolos de rolamento e configurações de canal único/duplo, oferecendo referência crucial para a configuração do usuário.
Rastreamento/etapa de filtro: Para filtros dependentes de velocidade, o módulo pode alternar automaticamente entre conjuntos de filtros predefinidos 'Nominal', 'Inferior' e 'Superior' com base na velocidade real do eixo. Por exemplo, ele muda para o conjunto de filtros de baixa velocidade quando a velocidade cai para 90% do valor nominal, e para o conjunto de filtros de alta velocidade quando a velocidade aumenta para 110% do valor nominal. Isso garante que a frequência central do filtro rastreie com precisão as mudanças de velocidade em toda a faixa operacional da máquina, garantindo uma medição precisa de componentes síncronos como 1X e 2X.
2.3 Garantia de Precisão e Confiabilidade
O 3500/42M oferece precisão de medição líder do setor. A +25°C, para a maioria dos valores de vetor Direto, Intervalo, 1X e 2X, a precisão típica é tão alta quanto ±0,33% da escala completa, com um erro máximo não excedendo ±1% da escala completa. O erro de medição de fase para o Vetor 1X é de no máximo 3 graus. A precisão dos pontos de ajuste do alarme está dentro de ±0,13% do valor desejado. Essa alta precisão estabelece uma base sólida para decisões de proteção confiáveis e diagnóstico preciso de falhas.
3. Arquitetura de hardware e recursos de segurança
Estrutura Modular: Consiste em um Módulo de Monitor Principal de altura total e um Módulo de E/S correspondente. Uma variedade de tipos de módulos de E/S estão disponíveis para atender às diferentes necessidades de aplicação:
Módulos de E/S Prox/Sísmica: Suporta conexão mista de transdutores de proximidade e sísmicos.
Módulos de E/S Absoluta do Eixo: Projetados especificamente para medição de vibração absoluta do eixo, fornecendo saídas com buffer sintetizadas.
Módulos de E/S Prox/Velom: Dedicados para transdutores de proximidade e velocidade.
Módulos de E/S com barreiras internas: integram barreiras de segurança intrínsecas, permitindo uso direto em áreas perigosas Classe I, Divisão 2/Zona 2, e são certificados de acordo com padrões rigorosos como cNRTLus, ATEX e IECEx. A documentação detalha os parâmetros da entidade barreira (por exemplo, Vmax, Imax) para cálculos do sistema de segurança intrínseca.
Adequação ambiental: Ampla faixa de temperatura operacional: -30°C a +65°C com módulos de E/S padrão e 0°C a +65°C com módulos de E/S de barreira interna, permitindo a adaptação a ambientes industriais adversos.
4. Cenários de aplicação
O 3500/42M é uma solução ideal para requisitos complexos de monitoramento, amplamente utilizado em:
Geração de Energia: Turbinas a vapor, turbinas a gás, geradores (monitorando simultaneamente a vibração do eixo e da carcaça).
Petróleo e Gás: Compressores de dutos, equipamentos movidos a turbinas a gás.
Sistemas de Propulsão Marítima: Turbinas principais, caixas de engrenagens e motores diesel, onde a flexibilidade da fundação torna o monitoramento da vibração absoluta do eixo particularmente importante.
Indústrias Químicas e de Processo: Vários compressores grandes e turbomáquinas que exigem análise abrangente de vibração.
