Técnicas Preditivas Aplicadas em Motores Alternativos
INTRODUÇÃO Introdução Analise Preditava é amplamente difundida para máquinas rotativas (Bombas, turbinas, compressores centrífugos, motores elétricos, etc) Máquinas alternativas (Motores de combustão interna e compressores de gás) apresentam características próprias (vários eventos durante um giro do eixo virabrequim) requer técnicas diferentes as amplamente utilizadas.
ANÁLISE PREDITIVA Análise de vibração (base tempo ou base frequência) Termografia por infravermelho Ultrasom Análise de óleo Sensores de Proximidade (Eddy Current) Análise da Condição do Motor Praticamente todos os equipamentos apresentam sinais de falhas, tais como aumento de temperatuda, vibração ou som, que antecedem a própria falha. Estes alertas, mais conhecidos como modos de falhas, podem ser detetados por técnicas preditivas.
Forças atuantes no sistema Vibração livre Vibração forçada.
Vibração: Frequência X tempo Sinal de Vibração na base do espectro de frequência Sinal de Vibração na base tempo 5 360 degrees
Tempo X Ângulo do virabrequim TDC 6
Parâmetros de medição
Pressure (psig) Equipment Eventos normais (2-Tempos) 2322-FL Cylinder 1 9/20/00 12:48:27 PM Period 2 1500 1250 1000 750 500 250 0 135 225 Intake 114 246 Exhaust 10 Fuel 100 144 R.O.P. 346 Combustão Exaustão Blowdown Fechamento Exaustão -------------- - - - 1 ULT - -- Scale 15.0 - - Injeção - de - Combustível - -------------- - - - 1 VT4 - -- Scale 10.0 - - - - -------------- 0 45 90 135 180 225 270 315 360 Angle (deg)
Gráfico de varredura para motor de 4 tempos (base ângulo do virabrequim) Equipment TDC BDC TDC BDC TDC
Casos históricos
Tucho Hidráulico com problemas
Batimento não identificado
Motor reserva / Fotos do eixo de comandos antigo Equipment
Ignição Ciclo Otto
Sinal de ignição nos cilíndros Ionização positiva menor vida útil para velas Sem presença do arco de ionização vela com defeitocilindro sem combustão (possível desequilibrio de potência
Desbalanceamento de potência / Pico de Pressão de Queima (Peak Fire Pressure) Mapa das temperatudas de Exaustão
Após balanceamento
Diferença entre métodos de balanceamento O equilíbrio de potência é obtido através do ajuste da entrega de combustível para cada cilindro, individualmente. Existem alguns métodos para balancear um motor e para comparar a eficiência destes vamos utilizar o exemplo a seguir com foco nos BSFC (Break Specific Fuel Consumption Consumo específico de combustível) obtidos pelos métodos de balanceamento utilizando temperatura de exaustão e PFP aplicados ao mesmo motor. teste realizado num motor GMVA-10 Copper, rodando a 300 RPM com potência de 1350 HP.
Temperatuda de Exaustão X PFP
Diferença no consumo
Redução no BSFC A Figura anterior tem um mapa em que deixa claramente indicado as mudanças no BSFC entre a primeira tentativa de balanceamento (claramente uma condição de desequilíbrio) e a segunda. As barras vermelhas indicam uma condição de desbalanceamento (valores acima de +/- 5%) com um BSFC de 9379, enquanto as barras amarelas, em condição de equilíbrio (valores abaixo de +/- 5%), obtido pelo balanceamento com base no PFP, alcançaram um BSFC de 8221. Está é uma redução de 1158 BTU-HP/hr em um único motor através do balanceamento, isto é, uma redução de 12,35% no BSFC (mesma potência foi obtida com menos combustível- maior eficiência
CONCLUSÕES Conforme apresentado ao longo deste trabalho, as técnicas de manutenção preditiva, quando sincronizadas com o eixo do virabrequim, alcançam resultados melhores quando aplicados em motores alternativos. Com estas técnicas é possível identificar, correlacionar e entender: condição mecânica; o balanceamento de potência e consumo de combustível. As condições mecânicas e operacionais afetam diretamente o equilíbrio de potências. Algumas falhas mecânicas impedem o balanceamento de um motor: válvulas de combustível ou de exaustão quebradas, vazamento devido à anéis quebrados no pistão, sistemas de ignição falhos, etc Um elevado BSFC representa um gasto elevado de combustível em BTU, necessário para produzir potência, HP por hora. Desta forma, conclui-se que manter o motor balanceado elevará sua eficiência e confiabilidade.
Engine faults monitored Combustion Quality Unbalance Detonation Early Injection Late Injection Leaking Injectors Operating Performance Indicated horsepower Torque Mechanical Condition Leaking valves Leaking rings Valve train (cam, guides, lifters, linkage) Worn, scored liner and piston Port/bridge wear Carbon in ports Wrist pin Main bearings, crank pins Efficiency Economic Performance Fuel cost Fuel consumption Turbocharger faults Oil Pump, water pump problems Frame, foundation vibration
Dados de Precoletadosss ão e Vibração nos cilindros Sistemas Online de monitoramento (Platinum) Sistema Online de monitoramento de condição Platinum Windrock MD Sw - Análise e acompanhamento da Condição
Windrock Enterprise - IIoT Predição de comportamentos Auxilio na gestão de informações o que fazer e quando fazer Acompanhamento de KPI Otimização da produção 25
Gestão de frota 26
PERGUNTAS? 27