Use of the Full Spectrum tool for fault detection in rotating machinery

Este trabalho consiste na aplicação das ferramentas de full spectrum na detecção de falhas em máquinas rotativas em cantraste com os half spectrum normalmente utilizados nas aplicações industriais. Nesta dissertação, o full spectrum é computado diretamente da manipulação das coordenadas complexas juntamente com o índice de forma e direcionalidade, que fornece uma informação clara sobre o movimento de precessão de qualquer seção do rotor. Inicialmente, utiliza-se um modelo de elementos finitos de um sistema rotativo a fim de se familiarizar com o seu comportamento dinâmico enquanto sujeito a forças de desbalanceamento Este modelo, que representa uma idealização do rotor usado na parte experimental deste trabalho, é constituído de dois mancais, um deles bastante macio e anisotrópico, e pode ser montado com duas configurações: com um e dois discos. Variando-se a velocidade de rotação e a distribuição espacial das forças de desbalanceamento foi possível identificar, ao longo do rotor, as seções que descreviam movimentos de precessão direta ou retrógrada. As mesmas análises realizadas no modelo numérico foram também conduzidas experimentalmente em uma bancada. Além disso, neste caso, foi também estudado o fenômeno do rubbing (roçamento), que ocorre quando o rotor toca (roça) o stator ou a parte interna dos mancais hidrodinâmicos. Neste experimentos a influência de dois parâmetros foram analizadas: a posição do estator ao longo do rotor - especialmente o movimento de precessão do ponto do eixo em contato com o estator - e a folga entre estator e rotor. Os dados adiquiridos foram analisados usando o full e o half spectrum e os mapas de ordem normal e direcionalThis work consists in the application of full spectrum tools in fault detection of rotating machinery in contrast to the half spectrum commonly used in industrial applications. In this dissertation, the full spectrum is computed directly from the manipulation of the complex coordinates together with the shape and directivity index, which provides clear information about the precessional motion of any part of the rotor. Initially, it is used a finite element model of a rotating system in order to get acquainted with its dynamic behavior while subjected to unbalance forces. This model, which represents an idealization of the rotor used in the experimental part the this work, has two bearings, one of them very soft and anisotropic, and can be assembled in two configurations: with one or two disks. Varying the rotational speed and the spatial distribution of the unbalance forces it was possible to identify, along the rotor, the stations describing forward or backward precessional motions. The same analyses performed on the numerical model were also experimentally conducted on an instrumented test rig. In this case, however, it was also studied the rubbing phenomenon, which occurs when the rotor hits (rubs) the stator or the internal part of the journal bearings. In these experiments the influence of two parameters were analyzed: the position of the stator along the rotor - especially the precessional motion of the shaft point in contact with the stator - and the stator gap. The acquired data were analyzed using the full and half spectrum and the full and half order ma