Comparação de modelos matemáticos para simulação de vibrações em rotores com defeitos estruturais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Dias, João Oscar Cervo
Data de Publicação: 2023
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/001300000d9vh
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/29776
Resumo: Rotors are essential components in various rotating machinery, such as electric motors and hydraulic turbines. Evaluating their dynamic behavior is crucial to ensure the integrity and safety of the equipment by controlling their oscillation amplitudes. Vibration analysis is a widely used method for detecting faults in mechanical equipment, with imbalance and misalignment being the main causes of vibration in rotating systems. Continuous monitoring and prognostics of rotor failures rely on sensors that capture vibration frequencies and algorithms capable of identifying frequency ranges associated with faults. However, creating databases solely based on real machines can be costly and time-consuming. An alternative approach is to employ numerical models capable of representing real machine data. The use of numerical solutions offers advantages such as reduced costs, rapid testing of different configurations, and the ability to simulate various types of equipment. This study aims to select and compare two distinct mathematical models for simulating vibrations in real rotors. The selected models have four degrees of freedom each and were numerically implemented using the Python programming language to simulate the WEG W22 IE3 electric motor rotor, with data provided by the company. Damage ranges were established according to applicable standards and subsequently combined into five damage states. The system responses were analyzed in the time and frequency domains.
id UFSM_6b58efbc60c54a0e16aad8f6d2635e10
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/29776
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Comparação de modelos matemáticos para simulação de vibrações em rotores com defeitos estruturaisComparison of mathematical models for vibration simulation in rotors with structural defectsvibrationsrotormathematical modelimbalancemisalignmentfault analysisrotorvibraçõesmodelo matemáticodesbalanceamentodesalinhamentoanálise de falhasCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICARotors are essential components in various rotating machinery, such as electric motors and hydraulic turbines. Evaluating their dynamic behavior is crucial to ensure the integrity and safety of the equipment by controlling their oscillation amplitudes. Vibration analysis is a widely used method for detecting faults in mechanical equipment, with imbalance and misalignment being the main causes of vibration in rotating systems. Continuous monitoring and prognostics of rotor failures rely on sensors that capture vibration frequencies and algorithms capable of identifying frequency ranges associated with faults. However, creating databases solely based on real machines can be costly and time-consuming. An alternative approach is to employ numerical models capable of representing real machine data. The use of numerical solutions offers advantages such as reduced costs, rapid testing of different configurations, and the ability to simulate various types of equipment. This study aims to select and compare two distinct mathematical models for simulating vibrations in real rotors. The selected models have four degrees of freedom each and were numerically implemented using the Python programming language to simulate the WEG W22 IE3 electric motor rotor, with data provided by the company. Damage ranges were established according to applicable standards and subsequently combined into five damage states. The system responses were analyzed in the time and frequency domains.Rotores são componentes essenciais em diversas máquinas rotativas, como motores elétricos e turbinas hidráulicas. Avaliar seu comportamento dinâmico é fundamental para garantir a integridade e a segurança dos equipamentos, controlando suas amplitudes de oscilação. A análise de vibração é um método amplamente utilizado para detectar falhas em equipamentos mecânicos, sendo as principais causas de vibração em sistemas rotativos o desbalanceamento e o desalinhamento. Para evitar perdas e danos associados, o monitoramento contínuo e o prognóstico de falhas em rotores dependem de sensores que capturam as frequências de vibração e algoritmos capazes de identificar faixas de frequência relacionadas a falhas. Entretanto, a criação de bancos de dados usando apenas máquinas reais pode ser cara e demorada. Uma alternativa é utilizar modelos numéricos capazes de representar os dados de máquinas reais. O uso de soluções numéricas oferece vantagens como custo reduzido, testes rápidos de diferentes configurações, facilidade de simular diferentes tipos de equipamentos, entre outros. Este trabalho tem como objetivo selecionar e comparar dois modelos matemáticos distintos para simular as vibrações de rotores reais. Os modelos selecionados possuem 4 graus de liberdade cada, e foram implementados numericamente utilizando a linguagem de programação Python para simular o rotor do motor elétrico WEG W22 IE3, cujos dados foram fornecidos pela empresa. Faixas de dano foram estabelecidas de acordo com as normas aplicáveis e posteriormente combinadas em 5 estados de dano. Foram analisadas as respostas do sistema no domínio do tempo e da frequência.Universidade Federal de Santa MariaBrasilUFSMCentro de TecnologiaSouza, Carlos Eduardo deDias, João Oscar Cervo2023-07-26T15:15:50Z2023-07-26T15:15:50Z2023-07-122023-07-12Trabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/29776ark:/26339/001300000d9vhporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2023-07-26T15:15:50Zoai:repositorio.ufsm.br:1/29776Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2023-07-26T15:15:50Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Comparação de modelos matemáticos para simulação de vibrações em rotores com defeitos estruturais
Comparison of mathematical models for vibration simulation in rotors with structural defects
title Comparação de modelos matemáticos para simulação de vibrações em rotores com defeitos estruturais
spellingShingle Comparação de modelos matemáticos para simulação de vibrações em rotores com defeitos estruturais
Dias, João Oscar Cervo
vibrations
rotor
mathematical model
imbalance
misalignment
fault analysis
rotor
vibrações
modelo matemático
desbalanceamento
desalinhamento
análise de falhas
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
title_short Comparação de modelos matemáticos para simulação de vibrações em rotores com defeitos estruturais
title_full Comparação de modelos matemáticos para simulação de vibrações em rotores com defeitos estruturais
title_fullStr Comparação de modelos matemáticos para simulação de vibrações em rotores com defeitos estruturais
title_full_unstemmed Comparação de modelos matemáticos para simulação de vibrações em rotores com defeitos estruturais
title_sort Comparação de modelos matemáticos para simulação de vibrações em rotores com defeitos estruturais
author Dias, João Oscar Cervo
author_facet Dias, João Oscar Cervo
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Souza, Carlos Eduardo de
dc.contributor.author.fl_str_mv Dias, João Oscar Cervo
dc.subject.por.fl_str_mv vibrations
rotor
mathematical model
imbalance
misalignment
fault analysis
rotor
vibrações
modelo matemático
desbalanceamento
desalinhamento
análise de falhas
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
topic vibrations
rotor
mathematical model
imbalance
misalignment
fault analysis
rotor
vibrações
modelo matemático
desbalanceamento
desalinhamento
análise de falhas
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
description Rotors are essential components in various rotating machinery, such as electric motors and hydraulic turbines. Evaluating their dynamic behavior is crucial to ensure the integrity and safety of the equipment by controlling their oscillation amplitudes. Vibration analysis is a widely used method for detecting faults in mechanical equipment, with imbalance and misalignment being the main causes of vibration in rotating systems. Continuous monitoring and prognostics of rotor failures rely on sensors that capture vibration frequencies and algorithms capable of identifying frequency ranges associated with faults. However, creating databases solely based on real machines can be costly and time-consuming. An alternative approach is to employ numerical models capable of representing real machine data. The use of numerical solutions offers advantages such as reduced costs, rapid testing of different configurations, and the ability to simulate various types of equipment. This study aims to select and compare two distinct mathematical models for simulating vibrations in real rotors. The selected models have four degrees of freedom each and were numerically implemented using the Python programming language to simulate the WEG W22 IE3 electric motor rotor, with data provided by the company. Damage ranges were established according to applicable standards and subsequently combined into five damage states. The system responses were analyzed in the time and frequency domains.
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023-07-26T15:15:50Z
2023-07-26T15:15:50Z
2023-07-12
2023-07-12
dc.type.driver.fl_str_mv Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/handle/1/29776
dc.identifier.dark.fl_str_mv ark:/26339/001300000d9vh
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/29776
identifier_str_mv ark:/26339/001300000d9vh
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
UFSM
Centro de Tecnologia
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
UFSM
Centro de Tecnologia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com
_version_ 1815172326339117056