J.P.C. GUTIERREZ - MANUTENÇÃO INDUSTRIAL/ANÁLISE DE VIBRAÇÃO EM MOTORES ELÉTRICOS

 

Os motores elétricos possuem características únicas de vibração principalmente devido ao acoplamento entre as forças elétricas e mecânicas e a construção de seus rotores. Os rotores são feitos de láminas de aço ao silício empilhadas e um material de gaiola de cobre ou alumínio que é fundido, soldado ou brasado e encaixado por contração em um eixo que também pode ter braços soldados. Essa construção constituída de diferentes materiais com diferentes reações térmicas afeta o movimento do rotor de maneira complexa em diferentes velocidades e condições de carga térmica. Como os motores são a principal fonte de movimento rotacional em um trem de força típico, a alta vibração geralmente será avaliada primeiro no motor antes de passar para o restante dos componentes do trem de força. Infelizmente, outros componentes não podem ser testados sozinhos para identificar se são a origem do problema. Isso geralmente resulta na perda de tempo valioso de comissionamento ou operação. As identificações de vibração podem ser iniciadas usando tabelas de diagnóstico prontamente disponíveis. Podem ocorrer problemas quando o processo de identificação vai além da capacidade das tabelas de fornecer uma resposta clara.

O componente de vibração em uma frequência de linha duas vezes é um indicador muito importante ao avaliar uma condição do sistema eletromagnético do motor de indução. O correto entendimento dos fenômenos físicos que excitam a vibração nesta frequência é fator fundamental para o diagnóstico de problemas em motores de indução relacionados ao funcionamento do sistema eletromagnético. Esta apresentação enfatiza que as funções de forçamento mais importantes que excitam a vibração no dobro da frequência de linha são as forças magnéticas radiais produzidas pelo campo magnético rotativo fundamental e uma pulsação de torque devido à tensão e corrente assimétricas no enrolamento do estator como resultado de um desequilíbrio na tensão de alimentação na linha de alimentação e/ou falhas internas no sistema elétrico do motor. A vibração excitada por essas fontes pode ser significativamente amplificada por uma condição de ressonância em toda a estrutura do motor e/ou nos componentes específicos do motor (por exemplo, um núcleo do estator). Esta apresentação enfatiza que as funções de forçamento mais importantes que excitam a vibração no dobro da frequência de linha são as forças magnéticas radiais produzidas pelo campo magnético rotativo fundamental e uma pulsação de torque devido à tensão e corrente assimétricas no enrolamento do estator como resultado de um desequilíbrio na tensão de alimentação na linha de alimentação e/ou falhas internas no sistema elétrico do motor. A vibração excitada por essas fontes pode ser significativamente amplificada por uma condição de ressonância em toda a estrutura do motor e/ou nos componentes específicos do motor (por exemplo, um núcleo do estator). Esta apresentação enfatiza que as funções de forçamento mais importantes que excitam a vibração no dobro da frequência de linha são as forças magnéticas radiais produzidas pelo campo magnético rotativo fundamental e uma pulsação de torque devido à tensão e corrente assimétricas no enrolamento do estator como resultado de um desequilíbrio na tensão de alimentação na linha de alimentação e/ou falhas internas no sistema elétrico do motor. A vibração excitada por essas fontes pode ser significativamente amplificada por uma condição de ressonância em toda a estrutura do motor e/ou nos componentes específicos do motor (por exemplo, um núcleo do estator).

Espectro resultante da análise de vibração em motor elétrico: Rotor excentrico.

QUESTIONAMENTOS INICIAIS DO ANALISTA:

1. Os parafusos estão apertados?
2. O “pé manco” é prevalente?
3. O alinhamento convencional com relógio comparador é satisfatório?
4. E o alinhamento do motor a frio usando verificações de compensação térmica?
5. Alguma parte do motor está vibrando excessivamente?
6. Há algum elemento ressonante vibratório ligado ao motor ?
7. A estrutura do motor está vibrando em níveis mais altos do que o motor?
8. Existem peças soltas do eixo do motor?
9. Alguma pá do ventilador corroída ou quebrada?
10. A lubrificação do acoplamento está adequada?

22 anos de experiência!

1. Desequilíbrios: Um desequilíbrio é como um ponto ponderado no componente rotativo de um motor. Quando o peso desequilibrado se move em torno do eixo, as vibrações começam e uma força centrífuga se torna presente. A força centrífuga é uma distribuição desigual de peso direcionada radialmente para fora. Um desequilíbrio pode ser causado por defeitos mecânicos, como falhas de fundição, erros de usinagem ou problemas de manutenção, como pás do ventilador sujas ou pesos de balanceamento ausentes. À medida que a velocidade do motor aumenta, também aumenta o desequilíbrio que começa a reduzir a vida útil do motor e do rolamento.
2. Engrenagens desalinhadas: as engrenagens do motor geralmente criam uma vibração porque se engrenam, mas não no sentido negativo, até que fiquem desalinhadas. À medida que os dentes da engrenagem começam a perder contato ou se quebram e se desgastam, eles podem se desgastar, causando uma vibração perigosa. Fios de chumbo quebradiços também podem causar faíscas nas escovas nos anéis coletores de corrente ou nos comutadores.
3. Mau funcionamento do rolamento: Rolamentos frouxos são o início de outro mau funcionamento do motor. Quando os rolamentos começam a se soltar, a vibração pode se espalhar para outros componentes. Sem a lubrificação adequada dos rolamentos, as peças se desgastam rapidamente. As flutuações podem até criar reentrâncias nas pistas do rolamento, geralmente no espaçamento entre rolos ou esferas.
4. Base solta: Quando um motor está mal fixado aos seus suportes, permite que as vibrações causem mais danos aos rolamentos. A montagem inadequada pode causar desgaste e fadiga nos suportes e outros componentes do motor. Se ninguém estiver verificando a fundação dos parafusos, podem ocorrer danos mecânicos no isolamento do motor, resultando em erosão, descamação ou fratura do material.
5. Desgaste: O desgaste geral nos rolamentos de rolos ou esferas de um motor, engrenagens ou correias de transmissão causam vibrações. Quando uma pista de rolamento de rolos torna-se esburacada, os rolamentos podem criar movimento cada vez que se deslocam sobre a área esburacada. Um dente de engrenagem lascado ou o desgaste de uma correia de transmissão também podem criar vibrações.
6. Desalinhamento da fundação: Quando os eixos de uma máquina estão desalinhados, duas coisas podem acontecer. O desalinhamento angular ocorre quando os eixos e a bomba de um motor não estão paralelos. Desalinhamento paralelo é quando os eixos são paralelos, mas não alinhados. Ambos podem se desenvolver com o tempo ou ser resultado de montagem inadequada. Se o desalinhamento ocorrer com o tempo, pode ser devido a componentes deslocados, remontagem defeituosa ou expansão térmica, causando vibrações radiais ou axiais.
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