Elevando o nível para coleta de dados do rolamento

O sistema de sensor de rolamento da SKF utiliza sensores embutidos nos rolamentos para coletar a carga operacional e outros dados a fim de determinar instantaneamente o estado e o desempenho de uma peça do maquinário. Medir todos os parâmetros relevantes ajuda a compreender a aplicação em mais detalhes. Ao desenvolver uma versão totalmente comercial de seu sensor de rolamento, a SKF oferece informações mais detalhadas sobre rolamentos grandes, tais como os utilizados em turbinas eólicas. Isso torna mais fácil controlar as operações, melhorando a confiabilidade e a eficiência.

Informação é tudo na engenharia moderna, e a coleta e análise de “big data” é praticada desde o chão de fábrica até os parques eólicos remotos.

Cada vez mais isso está sendo realizado por componentes inteligentes que coletam, analisam e transmitem os dados. Para rolamentos, dados críticos como carga, velocidade de rotação do rolamento e temperatura podem ser usados ​​para desenvolver em tempo real modelos de vida útil do rolamento, o que ajuda a melhorar o desempenho e prolongar a vida útil dos principais ativos.

Rolamentos incorporados com sensores

Um sistema que pode coletar informações sobre carga, velocidade de rotação do rolamento e temperatura de dentro do rolamento é o sistema de Sensor de Rolamento da SKF, que é normalmente utilizado em rolamentos grandes. Ele usa rolamentos incorporados com sensores para coletar dados, que podem ser transmitidos sem fio para a equipe de operações e de manutenção, permitindo-lhes determinar instantaneamente o estado e o desempenho de uma peça do maquinário.

O sistema de sensor de rolamento da SKF é atualmente um protótipo avançado que está sendo usado em projetos-piloto de clientes para design e validação, bem como solução de problemas. O objetivo é comercializar o produto de sensor de rolamento para durar tanto quanto o próprio rolamento, com duas ofertas casadas para a indústria eólica: design e validação para OEMs e controle de processo e solução de problemas para o mercado de reposição.

O sistema de Sensor de rolamentos da SKF foi testado rigorosamente nos últimos anos em uma variedade de tipos e tamanhos de rolamentos, desde plataformas de teste especializadas no Centro de Testes Sven Wingquist da SKF até projetos de clientes.

Testado para o eixo principal da turbina eólica

Em um exemplo, a SKF e um cliente conduziram extensivamente testes-piloto do sistema de Sensor de rolamentos da SKF para uma campanha de validação de rolamento de eixo principal de turbina eólica no norte da Alemanha. O sistema capturou o comportamento do rolamento do eixo principal e como a estrutura periférica o afeta, o que pode ajudar o cliente a validar suas suposições de cargas estruturais e compreender melhor como, por exemplo, variações sazonais no clima afetam o desempenho do rolamento.

No entanto, o sensor de rolamento do futuro fará mais do que simplesmente coletar dados. Ele deve ser capaz de determinar a vida útil restante de um rolamento, inserindo dados precisos dentro de um modelo de vida útil de rolamento. Isso ajudará os operadores a programar a manutenção ou solicitar um rolamento de reposição, evitando paradas não planejadas.

Além disso, esse futuro sistema de sensor de rolamento ajudará os OEMs a validar designs de transmissão de turbinas eólicas ainda melhor do que o sistema faz hoje e, ao mesmo tempo, ajudará os operadores a controlar o processo de produção e a vida útil muito melhor, fornecendo um modelo idêntico digital para estimar a vida útil do rolamento e avaliar as condições de carga em relação ao design para descobrir as respostas a questões como, por exemplo, se mais energia pode ser obtida durante ventos fortes.

Com a redução constante do tamanho dos componentes eletrônicos, esses rolamentos um dia estarão disponíveis para rolamentos menores e para cada posição de rolamento ao longo da transmissão da turbina eólica. Por enquanto, porém, o objetivo imediato é comercializar o sistema de Sensor de rolamentos da SKF para rolamentos grandes.

Como funciona o sistema de Sensor de rolamentos da SKF

Um Sensor de rolamentos da SKF compreende um rolo oco e uma entrada contendo sensores de medição e eletrônicos associados para transmitir os dados. Os sensores medem três tipos de dados: carga, temperatura e velocidade de rotação do rolamento. Todos os três parâmetros são essenciais para determinar a vida útil do rolamento, pressão de contato, efeito térmico, desalinhamentos e muito mais, cada um dos quais possuem um efeito direto na vida útil do ativo. Embora a temperatura e a velocidade de rotação influenciem a vida útil do rolamento, o efeito da carga é muito mais significativo.

A entrada do sensor de rolamento tem três acelerômetros que medem a aceleração em três direções, além de um giroscópio de três canais que mede a velocidade de rotação em três eixos. Juntos, eles mostram o movimento completo do rolo. A medição precisa da velocidade de rotação pode revelar se o rolamento está se movendo ou deslizando, o que pode causar superaquecimento e deterioração.

Medir a temperatura é relativamente simples, mas é fundamental para o gerenciamento da lubrificação. Se os rolamentos ficarem muito quentes, a espessura do lubrificante diminui, o que reduz os níveis de proteção, podendo causar contato de metal com metal entre as pistas e os rolamentos.

O rolamento em si é longo o suficiente para acomodar três pontos separados de medição de carga. Isso permite detectar uma variedade de efeitos diferentes. Por exemplo, uma incompatibilidade entre as cargas ao longo do rolo pode destacar um desalinhamento da pista. Isso pode resultar em problemas sérios se não for corrigido. Um gráfico polar com os registros da carga pode mostrar se o rolamento está carregado corretamente e pode até mesmo apontar imperfeições no projeto do rolamento e/ou na estrutura periférica.

A forma como a carga é transferida em rolamentos grandes depende muito do sistema no qual eles estão instalados. Rolamentos grandes para turbinas eólicas podem ter até quatro metros de diâmetro; seu tamanho significa que os anéis são relativamente mais finos do que aqueles em rolamentos pequenos. Isso, por sua vez, significa que a rigidez do anel é menor. Portanto, entender as condições de carga ajuda a entender como a estrutura está influenciando o desempenho do rolamento.