Sensores de Vibração

Seleção de sensor de vibração para monitoramento de máquinas rotativas

Um sensor de vibração converte oscilação mecânica em um sinal elétrico que pode ser acompanhado em tendência, alarmado e analisado. Em planta industrial, essa medição é a entrada primária para o monitoramento de condição de motores, bombas, ventiladores, compressores e caixas de engrenagens. A LOGGON TECH fornece a série LOGGON-401, uma família de sensores de vibração triaxiais com medição de temperatura integrada em modelos selecionados, destinada à instalação permanente em máquinas e ao uso com o sistema LOGGON-400 e o instrumento LOGGON-V1. Esta página apresenta os modelos da linha, o contexto de engenharia por trás das especificações e os pontos a verificar ao especificar um sensor para uma dada máquina.

Visão geral da categoria e onde é usada

Um sensor de vibração para monitoramento de condição permanente tipicamente combina um elemento acelerômetro piezoeléctrico ou MEMS, condicionamento de sinal e uma interface de comunicação em um invólucro selado. O sensor é fixado com parafuso ou prisioneiro à superfície da máquina, normalmente na carcaça do rolamento ou próximo a ela, de modo que o caminho de vibração entre a falha e o sensor seja curto e rígido. Os dados são transmitidos periodicamente ou sob demanda a um gateway ou instrumento portátil.

A faixa de frequência do sensor determina quais tipos de falha ele pode observar. Defeitos de rolamento e problemas de engrenamento geram energia em altas frequências, frequentemente vários quilohertz, enquanto desequilíbrio, desalinhamento e folga aparecem em ordens baixas da velocidade de rotação. Um sensor com banda utilizável de 10–5000 Hz cobre ambos os grupos, razão pela qual essa faixa é comum para monitoramento de máquinas de uso geral. Abaixo de 10 Hz, a ressonância de montagem e a complacência estrutural limitam a medição útil na maioria das máquinas; acima de 5 kHz, o sensor deve ser montado com alta rigidez e bom contato superficial para evitar atenuar o sinal.

A medição triaxial significa que o sensor reporta vibração em três eixos ortogonais a partir de um único invólucro. Um único sensor de vibração triaxial substitui três sensores uniaxiais e três lançamentos de cabos, e como todos os eixos são medidos no mesmo ponto, os dados dos eixos podem ser combinados em um valor global de velocidade ou aceleração sem correção geométrica. Para um comprador de planta, isso reduz o custo de instalação por ponto de medição e simplifica a fiação em máquinas com acesso limitado.

O conceito de sensor de manutenção preditiva é o contexto de fundo para esta categoria: um sensor instalado permanentemente em uma máquina fornece medições repetidas sob condições comparáveis, de modo que as tendências podem ser acompanhadas ao longo de meses e a manutenção programada antes da falha funcional. O valor da abordagem depende de montagem estável, banda de medição consistente e um caminho de dados que não perca amostras.

Modelos desta linha

A série LOGGON-401 compreende três modelos. Todos são triaxiais com faixa de pico de ±16 g e banda de frequência de 10–5000 Hz. As diferenças estão na capacidade de temperatura, marcações de proteção contra explosão publicadas pelo fabricante, saída de dados e alimentação.

LOGGON-401

O LOGGON-401 mede vibração em 10–5000 Hz a ±16 g de pico em três eixos e também mede temperatura de −40 °C a +125 °C. Possui proteção de ingresso IP67 e a marcação de proteção contra explosão Exia IICT4Ga publicada pelo fabricante, e é alimentado por bateria com mais de 2 anos de vida útil. A combinação de segurança intrínseca e medição de temperatura o torna adequado para instalação em áreas classificadas e em máquinas onde a temperatura do rolamento é um parâmetro monitorado juntamente com a vibração.

LOGGON-401B

O LOGGON-401B fornece medição triaxial de ±16 g em 10–5000 Hz e emite tipos de dados de aceleração, velocidade e espectro. É alimentado por bateria. Seus tipos de dados documentados são aceleração, velocidade e espectro; a saída de espectro suporta diagnóstico no domínio da frequência de falhas de rolamento e engrenagem.

LOGGON-401D

O LOGGON-401D fornece medição triaxial de ±16 g em 10–5000 Hz e usa bateria recarregável. Seu elemento sensor é classificado para −40 °C a +125 °C. A alimentação recarregável é adequada para locais onde os sensores são atendidos em intervalos fixos e a substituição da bateria é gerenciada como parte de uma rota.

Como selecionar

• Status de área classificada. Se a máquina está em uma zona classificada, a marcação Exia IICT4Ga publicada dos LOGGON-401 e LOGGON-401B é o fator decisivo; não substitua por um modelo que não possua a marcação.
• Monitoramento de temperatura. Onde a tendência de temperatura do rolamento é exigida além da vibração, o LOGGON-401 fornece ambas a partir de um único invólucro.
• Saída de dados. Se o gateway ou sistema hospedeiro espera valores de velocidade ou espectro em vez de aceleração bruta, o LOGGON-401B fornece estes diretamente.
• Estratégia de alimentação. Vida útil da bateria acima de 2 anos no LOGGON-401 é adequada para pontos de difícil acesso. A alimentação recarregável no LOGGON-401D é adequada para rotas de serviço planejadas com intervalos definidos.
• Banda de frequência. Confirme que a banda de 10–5000 Hz cobre as frequências de falha de interesse. Para máquinas de muito baixa velocidade, verifique se as ordens mais baixas da velocidade de rotação caem dentro da banda.
• Montagem. Use uma superfície plana e usinada com contato total sob a base do sensor. A montagem com prisioneiro fornece a conexão mais rígida; a montagem adesiva é aceitável apenas onde o conteúdo de alta frequência de interesse é limitado.

Integração e comunicação

Os sensores são consumidos pelo sistema LOGGON-400 e pelo instrumento LOGGON-V1. O gateway gerencia até 64 nós, de modo que um único gateway cobre um trem de máquinas ou uma área definida da planta. Planeje o caminho de rádio ou barramento para que cada nó tenha um link confiável; aço estrutural e maquinário denso podem atenuar sinais, e a colocação dos nós deve ser verificada no local antes do comissionamento. Os dados do gateway são repassados para análise de tendências e avaliação de alarmes; a interface de uplink do LOGGON-410 é confirmada por projeto, enquanto o LOGGON-V1 documenta Ethernet com 4G opcional. Mantenha os números de série dos sensores mapeados para as tags das máquinas e posições de medição no sistema hospedeiro; esse registro é o que torna a análise de tendências de longo prazo utilizável quando os sensores são substituídos.

Perguntas frequentes

O que a medição triaxial fornece em comparação com um sensor de eixo único?

Três eixos ortogonais em um único invólucro. Isso captura falhas que aparecem predominantemente em uma direção, como movimento axial em um acoplamento desalinhado, sem exigir três instalações separadas. Também reduz a fiação e os pontos de montagem por máquina.

Por que a banda de 10–5000 Hz é relevante para falhas de rolamentos e engrenagens?

As frequências de defeito de rolamentos e as frequências de engrenamento geralmente produzem energia na região dos quilohertz. Uma banda do sensor que se estende até 5000 Hz permite medir essa energia, desde que a montagem seja rígida o suficiente para transmiti-la.

Qual modelo deve ser usado em uma área classificada?

O LOGGON-401, que possui a marcação de proteção contra explosão Exia IICT4Ga publicada pelo fabricante. Confirme se a marcação publicada corresponde à zona e ao grupo de gás da instalação antes de fazer o pedido.

Quantos sensores um gateway pode suportar?

O gateway do sistema LOGGON-400 gerencia até 64 nós. O número prático por gateway depende do layout físico, da taxa de atualização e da condição do caminho de comunicação.

Para consultas de especificação, informe o tipo de máquina, a velocidade de operação, a posição de montagem, a classificação da área classificada e os tipos de dados exigidos pelo sistema hospedeiro. Essas cinco entradas determinam a escolha do modelo dentro da série LOGGON-401 e a arquitetura de integração em torno do sistema LOGGON-400 ou do instrumento LOGGON-V1.