Diagnóstico de avarias em máquinas rotativas utilizando a análise de órbitas

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica Perfil Manutenção e Produção

Esta dissertação tem como objetivo principal o estudo e análise de órbitas, técnica de diagnóstico de máquinas avançada que é utilizada, nomeadamente, em máquinas de chumaceiras lisas tais como turbinas. A análise de órbitas é uma das componentes de análise de vibrações existente quando, em situação industrial, se opta por seguir a filosofia de manutenção por controlo de condição. Trata-se de uma técnica que monitoriza a vibração relativa entre o rotor e as partes estáticas das máquinas utilizando, para isso, sensores de proximidade. Assim, é possível conhecer o perfil que o movimento do veio traça durante a sua revolução. No presente trabalho é passada em revisão a evolução do conceito de manutenção, suas variantes e estudam-se os princípios da órbita assim como os princípios da instrumentação que permitem medi-la. Utilizando uma unidade demo, foram realizados ensaios em laboratório que permitiram, entre outros, estudar fenómenos como o desequilíbrio, o desalinhamento ou folgas e o modo como se manifestam estes defeitos no funcionamento das máquinas segundo a análise de órbitas. A adicionar a estes ensaios, procedeu-se ao estudode um caso real, inserido na indústria petroquímica, que permitiu o contato com situações reais e elaborar um diagnóstico acerca de três grupos turbocompressores que se revelam fundamentais na produção desta indústria. De acordo com os resultados obtidos, este trabalhoincentiva a prosseguir com novos ensaios de modo a confirmar os valores obtidos assim como explorar novos tipos de defeito.

Abstract: This present work has as main goal the orbit analysis, an advanced diagnostic technique that is applied on sleeve bearing machines such as turbines. The orbit analysis consists in a small component inside the whole vibration analysis techniques that are used when following the condition monitoring as a maintenance philosophy. This technique is based on measuring the machines relative vibration between the rotor and stator using proximity transducers. In this way, it is possible to know the path that the rotor makes during its revolution. In the present work the evolution of the concept maintenance, its variants and a study about orbit’s principles as well as about theinstrumentation that allow to measure it are reviewed. Using a demo unit, it was possible to perform practical experiences that were used to study a bunch of malfunctions as unbalance, misalignment or looseness and the way this malfunctions showed up in the orbit and its spectrum. Additionally, a real case study was made about petrochemical industry, what allowed dealing with real situations and doing a diagnostic about three turbomachinery groups which are fundamental in the production process. In face of the results, this work encourages to continue testing with the purpose of confirming the results obtained as well as exploring new kinds of malfunctions that were not introduced in the demo unit.