Aumento da confiabilidade operacional e redução de custos de manutenção em ventiladores centrífugos

Centro Universitário do Leste de Minas Gerais – UnilesteMG Diretoria de Pesquisa e Pós-Graduação Curso de Especialização de Engenharia de Manutenção Prof. M. Sc. Carlos Alberto Serra Negra Aumento da confiabilidade operacional e redução de custos de Manutenção em Ventiladores Centrífugos Carlos Magno Metzk Franklim José Araújo Jose do Carmo de So Júlio Antunes Evangel Ronaldo de Cássia Ro RESUMO Palavras-chave: Key-words: 1 INTRODUÇÃO to view nut*ge 1 . 1 Contextualização do Tema Para o processo de enfornamento de placas da Linha de Tiras aceitaveis. ?? mplantar ações específicas para redução dos niveis de ibrações. • Atingir níveis de vibrações compatíveis com as normas internacionais. • Monitorar os nlVeis de virações. 1. 4 Delimitações do Tema O estudo limita-se a aplicação em ventiladores centrífugos de Sistemas de Desempoeiramento a seco de uma Siderúrgica. 1. 5 Justificativa Este trabalho é fundamental para a continuidade operacional de Sistema de Desempoeiramento a seco de uma Siderúrgica e para disseminação da utilização de novas técnicas preditivas de inspeção e análise. . DIAGNOSTICO 1 3. 3. 1 -AVA IAÇÃo DINÂMICA DO CONJUNTO Análise de vibração: Trabalhamos na hipótese da vlbração estar sendo gerada pelas forças de excitação do conjunto rotativo originadas do desbalanceamento, desalinhamento, folgas mecânicas que eram transmitidas aos mancais e na hipótese de ressonância estrutural proveniente da base elou mancais com baixa rigidez, ou seja, o problema poderia ser de de projeto.

PAGF 11 apresentavam instabilidade, variação em amplitude com destaque para terceiro e quarto harmônico da frequência fundamental (rotação), principalmente no mancal lado rotor (sentido axial), esta caracteristica era comum aos dois Boosters. O espectro abaixo ilustra o instante em que a frequência de 119,49 Hz (40harmônico) atingi sua maior amplitude. Este comportamento é característico de perturbações estruturais como ressonâncias.

Os rolamentos não apresentavam vibrações comprometedoras, as frequência relativas as falhas dos elementos rolantes e pistas não eram manifestadas apesar do rolamento estar operando no limite de rotação recomendado para lubrificação a óleo. A preocupação era quanto ao limite de temperatura dos mancais que estava fora de controle sendo necessário utilizar sprays de ar comprimido para retirar calor. Análise do Modo de Vibrar A identificação das frequências excitadas não era o bastante para formar o diagnóstico mais preciso da origem da vibração.

Necessitava-se conhecer o modo de vibrar da estrutura cuja finalidade é identificar os pontos de aplicação dos nervuramentos para matar o modo de vibrar. Para a análise do modo de vibrar foi utilizado o software ODS (Operatinal Deflection sha es ue relaciona as amplitudes de vibração de uma deter ncia (no nosso caso foi PAGF30F11 fundamental (rotação) e suas respectivas fases foram coletadas via analisador de vibração e foto-tacômetro. Em uma fase posterior os dados coletados foram plotados ara o software ODS para processar a animação.

Identificação dos modos de vibrar: As figuras abaixo (vistas frontal e lateral) oriundas da animação representam o deslocamento axial, vertical e horizontal dos mancais/estrutura com defasagem de até 1800, revelando os pontos de baixa rigidez. PAGFd0F11 e por perceber na análise pelo MEF uma variação do centro de massa com relação ao centro de inércia, vistas nas isolinhas um pouco descentralizadas, foi projetado um anel de reforço no rotor (ver anexo II Este reforço fol montado no rotor do Booster 2A, no entanto nos testes de campo não foi constatado ganhos ignificativos. . 3. 3 – VERIFICAÇÃO DA VELOCIDADE CRÍTICA Máquinas que trabalham próximas da velocidade crítica são suscetíveis de falhas (fadlga nos mancais, nos eixos ou até mesmo nos rotores) e são caracterizadas pôr elevado nível de vibração. Um rotor trabalhando numa velocidade critica, mesmo perfeitamente balanceado, se receber um impacto momentâneo poderá aumentar a deflexão, causando a falha do eixo.

A faixa de operação recomendada para uma máquina rotativa deve ser 20% abaixo ou acima de sua velocidade crítica. Realizamos o cálculo da velocldade critica do eixo utilizando equação de Dunkerley e constatamos que estava afastada da região de instabilidade descartando a suspeita dela estar causando o elevado nível de vibração. A velocidade de operação é de 1750 rpm e a velocidade crítica calculada foi de 2584 rpm, bem próxima da velocidade crítica especificada pela Aerovento que foi de 2574 rpm. . 3. 4. – NSPEÇÃO DE MONTAGEM DO ROTOR desbalanceamento. O fabricante Aeorovento sugeriu esta atividade, dizendo que já havia acontecido este fato com um outro cliente deles. Inspeção de deformações do rotor, foi executada aproveitando-se quando o rotor estava centrado no Torno Horizontal, na Oficina Mecânica Central, para a calibração do furo cônico e conferimos todas as pás com relógio comparador.

Nestas inspeções não foram encontradas deformações permanentes, eliminando-se então a suspeita de que o rotor estaria se deformando quando em funcionamento provocando as alterações nos niveis de vibração. 3. INTERVENÇÃO TÉCNICA 3. 3. 7 – VERIFICAÇÃO DA MONTAGEM FIXAÇÃO DO ROTOR NO CONE DO EIXO A montagem do eixo no rotor é feita através de cone, com chaveta, fixado axlalmente por um parafuso com um disco de bloqueio. Este tipo de montagem é feita para conseguir fazer montagem no campo e de forma fácil.

No entanto exige-se que os cones sejam calibrados em par (macho/fêmea), para evitar que este fique mancando, podendo levar a vibrações, e também garantir a aderência mínima nas superfícies de contato, diminuindo-se a força necessária para a fixação axial. Nos testes realizados nos dois Boosters foi encontrado baixíssimo grau de contato, aprox. 30%. Foram refeitos os ajustes que garantiu o contato superior a 70%. Calculado e definido o e de aperto, em 30Kgm, rotor soltar, mancar e vibrar.

Com a calibração do cone citada anteriormente e o torqueamento adequado este problema ficou não sendo mais necessário utilizar dispositivos para resolvido sacar. 3. 3. 8 – DIMENSIONAMENTO E INSPEÇAO DOS MANCAIS E EIXO Verificado a vida útil dos rolamentos 22232CC/W33-C3, a vida prevista pelo método SKF é de aprox. 65. 136 horas ( ver anexo IV e V). Devido a alta rotação de trabalho (1750rpm) em relação à velocidade de referência(1800 rpm) que suporta o rolamento, citada no catálogo da SKF, a lubricidade pode ser comprometida implicando na diminuição da vida útil.

Os anéis pescadores de óleo lubrificante foram retirados devido a alta velocidade periférica, que fazia com que eles se esgastassem muito rápido, nesta rotação não pode ser aplicado, conforme constatado no cálculo (ver anexo V Durante os reparos, foi executado inspeção visual e dimensional dos assentos internos e externos dos rolamentos, dos próprios rolamentos e do eixo, inclusive empeno. No Booster 23 optou 11 osicào dos mancais, projeto e montagem de dispositivo enrijecedor dos mancais, ver desenho 82-14-01-013 (ver anexo VI).

Para a montagem do dispositivo enrijecedor foi necessário, além da fabricação do dispositivo, a usinagem de faceamento das tampas internas dos mancais, troca dos parafusos por parafusos e maior comprimento e a soldagem no campo do bipartido do comprimento do dispositivo, esta soldagem foi feita após alinhamento e nivelamento do conjunto. 3. 3. 10 – CONSULTA AOS FORNECEDORES DE VENTILADORES E ROLAMENTOS O envolvimento com o fornecedor AEROVENTO/FANTECNIC, foi importante para conseguirmos algumas informações técnicas e no levantamento de possíveis causas, apesar de não ter sido dita a causa fundamental.

Foi discutido os problemas com dois fornecedores de rolamentos, mas eles não apresentaram a solução. Após solicitados/sugeridos apresentaram apenas alternativas de lterações de gaiolas dos rolamentos e folgas internas dos rolamentos. 3. 3. 11 – LEVANTAMENTO DIMENSIONAL E CROQUIS DO EIXO, ROTORES BASE METÁLICA de vibração desta base e pela simulação do ODS, conforme item 3. 3. 1, optou pelo reforço na região sobre os mancais.

Executado o projeto de reforço, conforme desenho 82-14-01-014 (anexo VIII Foi montado em caráter de urgência no Booster 23, colocado em funcionamento no dia 21/1 0/1998. Com o sucesso conseguido foi montado também no Booster 2A, em 07/05/1999, só que desta vez de forma planejada e programada. para a montagem e soldagem destes reforços a base foi nviada para a Caldeiraria da Acesita. Após a soldagem executou- se, na Mandrilhadora da Oficina Mecânica, inspeção e acerto do paralelismo e planicidade da base metálica.

Em paralelo a este serviço foi refeito os apoios da base civil, com acompanhamento de topografia. 3. 3. 13 – ACOMPANHAMENTO E DILIGENCIAMENTO DO O acompanhamento e diligenciamento das fases de fabricação de peças, balanceamento, premontagem na oficina mecânica, desmontagem e montagem no campo, pela Engenharia de Equipamentos, foi de muita importância para a avaliação das hipóteses e sugestões, garantia da execução e da qualidade das tividades propostas e também para a redução do tempo de reparo.

A IIME acompanhou e s as ações de reparo, transformada em calor, provocando o aquecimento. O acompanhamento da curva e perfil de aquecimento dos mancais na partida do Booster que antes permanecia em torno de 900C com refrigeração de ar comprimido, passou a estabilizar se em torno de 700C. Não sendo mais necessário utilizar os sprays de ar comprimido para resfriar os mancais. Estes sprays haviam sido montados pela Equipe de Manutenção, em caráter de emergência e estavam funcionando continuamente, pois, sem eles a temperatura ultrapassava os limites admissíveis.

Com a execução deste trabalho houve, portanto, também a economia de ar comprimido e eliminação do ruido excessivo que este provocava na área. 3. 4 – VERIFICAÇÃO DAS MELHORIAS IMPLANTADAS. Freqüência natural A condição de ressonância da estrutura é um fator de amplificação da vibração e torna o conjunto vulnerável a pequenas excitações, tais como variações de processo (pressão e vazão), resíduos provenientes do GAF (desbalanceamento) e folgas mecânlcas do conjunto. A freqüência natural ([pic]) é uma relação entre rigidez (K) e massa (m) conforme a equa ão 1

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