BR112021002460A2 - método para detectar o estado de operação de uma máquina rotativa, máquina rotativa, sistema e sensor de temperatura - Google Patents

Abstract

método para detectar o estado de operação de uma máquina rotativa, máquina rotativa, sistema e sensor de temperatura. a invenção se refere a um método para detectar o estado de operação de uma máquina rotativa, em particular uma bomba centrífuga (10), compreendendo pelo menos um primeiro sensor de temperatura para detectar uma mudança na temperatura dentro ou na pelo menos uma região de rolamento do elemento rotativo, em que uma unidade de avaliação examina o perfil de temperatura, que é verificado pelo sensor, para gradientes de temperatura e identifica um processo de ligar e/ ou desligar do movimento de rotação da máquina com base na característica de um gradiente de temperatura verificado.

Description

“MÉTODO PARA DETECTAR O ESTADO DE OPERAÇÃO DE UMA MÁQUINA ROTATIVA, MÁQUINA ROTATIVA, SISTEMA E SENSOR DE TEMPERATURA” CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um método para detectar o estado de operação de uma máquina rotativa, em particular uma bomba centrífuga, tendo um primeiro sensor de temperatura para detectar uma mudança de temperatura dentro ou na pelo menos uma região de rolamento de um elemento de máquina rotativa.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Para a monitoração e manutenção de máquinas, é desejável poder fornecer informações relativas ao tempo de operação e também aos ciclos de ligar e desligar de elementos rotativos ocorridos. Com base nessas informações, o desgaste atual e também a vida útil restante da máquina ou de componentes individuais podem ser estimados. A maneira mais simples é a própria máquina coletar as informações correspondentes durante a operação e mantê-las disponíveis para recuperação externa.

[003] Na prática, no entanto, os sensores necessários para detectar diretamente o tempo de operação ou os processos de ligar e desligar nem sempre estão disponíveis, seja por razões de custo ou porque a introdução invasiva dos sensores em pontos de medição correspondentes nem sempre é simples. Um exemplo aqui são as bombas seladas ou bombas úmidas. Para esses casos especiais, já é conhecido como detectar tempos de operação e de parada por meio de vibrações medidas da máquina. Os sinais de vibração na região da máquina são avaliados. No entanto, tal avaliação não é adequada para todas as máquinas porque, dependendo do campo de uso e do tipo de máquina, as vibrações mensuráveis são muito influenciadas pelo ambiente ou as vibrações mensuráveis são tão pequenas que apenas estimativas vagas são possíveis.

[004] Como alternativa à medição de vibração, já é proposto no estado da técnica usar a temperatura medida da máquina como um indicador do estado de operação atual. Porém, as implementações anteriores ainda não atendem as demandas em termos de qualidade e, portanto, precisam de melhorias.

[005] Consequentemente, o objetivo do presente pedido é otimizar a última solução mencionada a fim de permitir uma avaliação melhorada do estado de operação e, opcionalmente, ser capaz de derivar outras conclusões da avaliação.

[006] Este objetivo é alcançado por um método de acordo com as características da reivindicação 1. Formas de realização vantajosas são fornecidas pelas reivindicações dependentes.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] De acordo com a invenção, é proposto um método para detectar o estado de operação de uma máquina rotativa. Uma máquina rotativa é entendida como sendo qualquer máquina na qual pelo menos um elemento da máquina gira em torno de um eixo de rotação em relação a outros componentes da máquina, como é o caso, por exemplo, com qualquer acionamento rotativo. O componente rotativo é aqui montado rotativamente nos outros componentes da máquina por meio de pelo menos um rolamento. É dada preferência particular ao uso do método em uma bomba, em particular uma bomba centrífuga, que compreende um eixo de bomba rotativo que é montado rotativamente no ou sobre o corpo da bomba por meio de um ou mais rolamentos. No entanto, a invenção não deve de forma alguma ser limitada a um tipo específico de máquina, mas sim a ideia fundamental de acordo com a invenção é aplicável independentemente do tipo de máquina.

[008] Um aspecto essencial da invenção consiste em que é usado um primeiro sensor de temperatura que é capaz de detectar mudanças de temperatura durante a operação da máquina que são causadas pela rotação do elemento rotativo, ou seja, mudanças de temperatura que são o resultado do atrito do rolamento, fricção nas juntas e também o resultado de influências do meio transportado e/ ou do ambiente. De acordo com a invenção, é fornecido para detectar uma mudança de temperatura na região do rolamento, ou seja, na proximidade espacial dos rolamentos, em particular em uma superfície próxima ao rolamento. Assim, é possível, com base nos sinais de temperatura registrados, ou seja, na temperatura medida pelo sensor, detectar mudanças de temperatura que são causadas pelo funcionamento da máquina, tendo em consideração as condições ambientais. O sensor de temperatura de forma geral mede a temperatura atual repetidamente e a disponibiliza para a unidade de avaliação. A partir das medições individuais, é obtido um perfil de temperatura. De acordo com a invenção, a unidade de avaliação não considera mais apenas valores simples de temperatura, mas em vez disso, é realizada uma avaliação de gradiente do perfil de temperatura registrado. De forma específica, a característica de qualquer aumento ou queda de temperatura é levada em consideração. Com base na característica específica, um processo de ligar ou desligar da máquina pode então ser identificado. Obviamente, também é concebível que partes da lógica da unidade de avaliação também sejam realizadas diretamente pelo sensor de temperatura, de forma que, por exemplo, o sensor de temperatura detecte diretamente quaisquer mudanças de temperatura e as envie para a unidade de avaliação. Obviamente, também é possível que a unidade de avaliação seja totalmente integrada ao sensor de temperatura.

[009] A ideia de acordo com a invenção é com base na observação dos inventores de que a temperatura na região de pelo menos um rolamento muda na dependência do estado da máquina. A temperatura possível dentro ou na região do rolamento depende obviamente do tempo de operação e também da carga da máquina. No entanto, investigações detalhadas pelos inventores mostraram que pode haver uma mudança de temperatura comparativamente rápida e curta no momento do processo de ligar ou desligar. Ao considerar o gradiente do perfil de medição, tal fenômeno pode ser identificado e um processo de ligar ou desligar correspondente pode ser detectado.

[010] Tal mudança de temperatura com um gradiente comparativamente grande de forma geral não ocorre durante a operação contínua normal, isto é, as flutuações de temperatura que são usuais na prática durante a operação contínua e também durante as mudanças de carga não resultam em um gradiente comparável. Neste contexto, é possível, com base na consideração do gradiente, obter uma detecção confiável do estado atual de operação da máquina.

[011] De acordo com o método, a temperatura é detectada continuamente ou descontinuamente com uma frequência de medição definida ou em intervalos de medição específicos. O perfil de temperatura daí derivado é submetido a uma consideração do gradiente, em que o foco está em particular naqueles gradientes que mostram uma mudança de temperatura proeminente dentro de um período de tempo muito curto, ou seja, o gradiente excede um gradiente mínimo definido, isto é, digamos uma mudança mínima de temperatura por unidade de tempo.

[012] De preferência, a unidade de avaliação conclui que um processo de ligar e/ ou desligar do movimento de rotação da máquina ocorreu quando o gradiente em consideração excede um valor mínimo ou se encontra dentro de um intervalo de valores definido. Isso corresponde à descoberta anterior, de acordo com a qual uma mudança de temperatura causada por um processo de ligar ou desligar tem um gradiente mais alto do que as mudanças de temperatura induzidas pela carga ou pela operação. Também é concebível aqui definir uma pluralidade de valores mínimos (valores de limiar) ou intervalos de valores. Por exemplo, quando um valor mínimo inferior é excedido, um processo de comutação é identificado, enquanto um valor de limite superior permite distinguir entre um processo de ligar e desligar, ou seja, se o gradiente em consideração também excede o valor limite superior, conclui-se, por exemplo, que foi realizado um processo de desligamento.

[013] Tecnicamente, este fenômeno pode ser explicado pelo fato de que, após o desligamento do movimento rotacional, o aquecimento induzido pela operação da máquina não é resfriado pelo fluxo de massa de ar causado durante o movimento rotacional, de forma que a temperatura aumenta inicialmente e cai para uma temperatura mais baixa, por exemplo a temperatura ambiente, apenas com um certo atraso, porque a máquina parou.

Comportamento semelhante pode ser observado no caso de um processo de ligar. Aqui, a máquina de forma geral está inicialmente no nível de temperatura ambiente. Se a rotação da máquina for ativada, ocorre um efeito de resfriamento devido ao movimento da massa de ar que ocorre, o que provoca uma queda momentânea da temperatura na região do rolamento, o que se manifesta de forma particularmente clara na superfície do suporte do rolamento. O nível de temperatura aumenta novamente apenas com o aumento do tempo de operação, como resultado do atrito normal do rolamento. O efeito dos fenômenos mencionados acima durante o processo de comutação pode ser ainda mais aprimorado se um ventilador adicional for instalado dentro da máquina rotativa, o que fornece um maior fluxo de massa de ar durante o movimento de rotação para resfriar quaisquer componentes da máquina, mas é desligado durante os tempos de paralisação.

[014] De acordo com uma forma de realização preferida, a temperatura no suporte do rolamento, em particular na superfície do suporte do rolamento, é detectada pelo primeiro sensor de temperatura. Para isso, o sensor pode ser montado imediatamente na região do rolamento ou no suporte do rolamento. A montagem externa no suporte do rolamento tem a vantagem de não ser necessária uma intervenção invasiva na estrutura da máquina, o que é particularmente importante no caso de bombas centrífugas vedadas. No entanto, é importante para o posicionamento do sensor de temperatura que as mudanças de temperatura induzidas pela operação, ou seja, as mudanças de temperatura causadas pelo atrito do rolamento, atrito nas juntas ou pelo meio transportado, possam ser detectadas com segurança. Por outro lado, descobriu-se que é desvantajoso detectar a temperatura diretamente no rolamento integrando o sensor diretamente no rolamento. Além de uma integração complexa associada de um sensor pequeno e, portanto, de alto custo, as mudanças de temperatura que são atribuíveis a mudanças nas condições operacionais e/ ou ambientais não podem ser detectadas com precisão suficiente no rolamento. A vantagem do ponto de medição não invasivo, próximo ao rolamento, de acordo com a invenção, é que pode ser implementado de forma simples e econômica. Uma outra vantagem resulta da constatação de que os efeitos da mudança de temperatura que surgem no caso de uma mudança nas condições de operação, como conexão e desconexão, ocorrem mais notadamente do lado de fora, em particular na superfície de suporte do rolamento, do que se suportando. Idealmente, a temperatura é detectada em um ponto do suporte do rolamento que é acessível do lado de fora, em particular em uma superfície do suporte do rolamento.

[015] O pelo menos um valor mínimo, ou pelo menos um intervalo definido, para avaliar o gradiente, em particular se ele caracteriza um processo de ligar ou desligar, deve, obviamente, ser definido de forma dependente da máquina. Um fator de influência importante é o tamanho da máquina, ou a proporção do material termicamente condutor no volume da máquina, pois quanto maior a condutividade térmica, melhor o calor pode ser dissipado e as mudanças de temperatura compensadas. Opcionalmente, as influências ambientais também devem ser consideradas. Um valor mínimo ou intervalo mínimo correspondente é, portanto, definido na dependência do volume da máquina termicamente condutora e também da geometria específica da máquina e/ ou das condições ambientais da máquina, em que o valor limite é reduzido conforme o tamanho/ condutividade aumenta. Um processo de aprendizagem adaptativo realizado pela unidade de avaliação para otimizar um ou mais valores ou intervalos mínimos é concebível aqui.

[016] Ao considerar o perfil de temperatura, no entanto, não apenas o gradiente pode fornecer informações sobre o estado da máquina, mas a unidade de avaliação pode, da mesma forma, considerar o sinal do gradiente e também a magnitude da mudança máxima de temperatura do gradiente em consideração, ou seja, diga a diferença de temperatura resultante do gradiente. A magnitude da variação máxima de temperatura e também o sinal do gradiente podem servir como um indicador para poder distinguir entre diferentes processos de comutação, ou seja, poder determinar diretamente, com base no gradiente e de forma independente de conhecimento do estado anterior da máquina, se a máquina foi ligada ou desligada. Conforme explicado acima, o gradiente para um processo de ligar pode inicialmente ter um sinal negativo devido à queda de temperatura de curto prazo, enquanto o gradiente de um processo de desligar inicialmente tem um sinal positivo. O próprio valor do gradiente, ou seja, a altura do valor do gradiente detectado, também pode ser considerado para distinguir entre um processo de ligar e desligar, desde um processo de desligar, conforme determinado pela inventores por experimento, mostra um valor de gradiente mais alto do que um processo de ligar.

[017] A duração da mudança de temperatura máxima sustentada pode igualmente desempenhar um papel, uma vez que, como já descrito acima, uma mudança rápida de temperatura, causada por um ciclo de comutação, dentro de um período de tempo muito curto é seguida por outra mudança de temperatura na direção oposta. A consideração desse comportamento, ou seja, a duração do pico da variação máxima de temperatura, facilita a identificação confiável do ciclo de comutação.

[018] É ainda possível que a unidade de avaliação, com base na magnitude das mudanças máximas de temperatura e/ ou altura do gradiente, não apenas identifique os estados de comutação, mas também possa fornecer informações sobre a carga atual da máquina e/ ou qualquer fenômeno de desgaste na máquina. Em particular, pode ser assumido que uma mudança na magnitude máxima da mudança de temperatura e/ ou a magnitude do gradiente observada em comparação com os ciclos de comutação anteriores pode representar uma indicação de uma mudança de carga ou aumento do desgaste na máquina, em particular na região do rolamento no qual a detecção é realizada. Por exemplo, no caso de um aumento da carga ou no caso de aumento do desgaste da máquina, em particular na região do rolamento em que a detecção é realizada, há um aumento na magnitude máxima da mudança de temperatura e/ ou a magnitude do gradiente observada em comparação com os ciclos de comutação anteriores, uma vez que o desgaste do rolamento leva ao aumento do atrito do rolamento, que se reflete igualmente no gradiente e também na temperatura máxima do rolamento. Em contraste, no caso de uma redução da carga da máquina, também pode haver uma queda na magnitude máxima da mudança de temperatura e/ ou na magnitude do gradiente observada em comparação com os ciclos de comutação anteriores.

[019] Em princípio, uma pluralidade de sensores de temperatura pode ser usada para detectar uma mudança de temperatura originada de pelo menos um rolamento de um elemento de máquina rotativo. É claramente, portanto, possível usar uma pluralidade de sensores para cada ponto de medição próximo a um rolamento, isto é, um ponto de medição dentro ou na região do rolamento, mas idealmente um sensor de temperatura é usado para cada ponto de medição próximo a um rolamento. O uso de uma pluralidade de sensores de temperatura também pode ser conveniente por razões de redundância, uma vez que o efeito encontrado pelos inventores naturalmente ocorre em cada ponto de medição, próximo a um rolamento, para o elemento de máquina rotativa. Outra vantagem do uso de um sensor para cada rolamento instalado é que, portanto, é possível monitorar o desgaste de cada rolamento individual. O estado e a carga atual de cada rolamento podem ser monitorados.

[020] De acordo com um desenvolvimento adicional vantajoso da invenção, é possível examinar o perfil de temperatura na região do rolamento em relação a um outro parâmetro de temperatura, em particular em relação à temperatura ambiente atual da máquina. As influências da temperatura ambiente nas mudanças de temperatura na região do rolamento podem ser filtradas. É conveniente, por exemplo, usar pelo menos um outro sensor de temperatura que está posicionado na máquina ou nas proximidades da máquina e que detecta a temperatura ambiente continuamente. O perfil de temperatura em que se baseia a avaliação do gradiente corresponde então de preferência ao perfil da diferença de temperatura entre os valores de temperatura medidos, ou seja, a diferença entre a temperatura na zona de apoio e a temperatura ambiente. As mudanças de temperatura no perfil de temperatura causadas por mudanças nas condições ambientais podem ser eliminadas e a avaliação pode ser concentrada apenas nas mudanças de temperatura relacionadas à máquina. É igualmente concebível considerar e filtrar outras influências interferentes por meio de um ou mais sensores adicionais. Essas influências interferentes incluem, por exemplo, também a temperatura de um fluido que flui através da máquina, em particular do fluido bombeado no caso de bombas. Assim como a temperatura ambiente, a temperatura do meio pode, neste caso, também ser detectada, e a diferença de temperatura entre a temperatura do rolamento e a temperatura do meio pode ser considerada como o perfil de temperatura. É importante, ao usar um sensor de temperatura adicional, que ele esteja posicionado dentro ou fora da máquina a uma distância suficiente do rolamento/ suporte do rolamento. As condições de resfriamento e aquecimento do ambiente podem ser facilmente detectadas.

[021] No que diz respeito a esta forma de realização vantajosa, deve ser mencionado que os dados relativos à temperatura ambiente, ou temperatura média, ou outras influências interferentes, que são fornecidos, não têm necessariamente de vir de um sensor fornecido para esse fim, mas podem, em princípio, também ser recuperado de uma fonte de informações de qualquer tipo, por exemplo, um servidor de informações.

[022] De acordo com uma outra forma de realização do método, uma avaliação mais avançada dos processos de ligar e desligar detectados é realizada. Em particular, todos os ciclos de ligar e desligar detectados durante um período de tempo definido e/ ou toda a vida útil da máquina devem ser contados. De forma mais preferencial, a fase operacional real entre um processo de ligar e um processo de desligar subsequente pode ser detectada.

Ao somar os tempos de operação individuais entre dois processos de comutação, o tempo de operação total pode ser detectado adicionalmente. O mesmo procedimento também pode ser usado para detectar tempos de parada, detectando um tempo de parada individual entre um processo de desligamento e um processo de ligamento subsequente. Por meio de um somatório, o tempo total de parada da máquina também pode ser determinado.

As informações acima mencionadas podem ser detectadas e mantidas disponíveis na memória da unidade de avaliação para recuperação posterior. A transmissão única, periódica ou aleatória desta informação para pelo menos um receptor externo também é concebível. O conhecimento da frequência e duração dos tempos de parada é importante de forma específica no caso de bombas de água potável, uma vez que estas tendem a travar durante os tempos de parada.

[023] A temperatura atual é detectada repetidamente pelo primeiro e, opcionalmente, pelos demais sensores de temperatura com uma frequência de medição específica. A frequência de medição pode ser definida tanto estaticamente como livremente. É concebível definir a frequência de medição na dependência das condições específicas de uso da máquina, bem como na dependência do tipo de máquina, em que também aqui o volume da máquina, ou o volume dos componentes termicamente condutores, influencia a frequência de medição. De forma geral, uma frequência de medição muito baixa tem o risco de que gradientes relevantes possam não ser detectados de forma confiável. Em contraste, uma frequência de medição desnecessariamente alta requer a disponibilidade de grandes recursos de energia e memória dentro da unidade de avaliação, de forma que, idealmente, um compromisso deve ser encontrado em relação às condições definidas ao escolher a frequência de medição.

[024] De preferência, um ajuste dinâmico da frequência de medição também pode ocorrer, o que idealmente é definido automaticamente pela unidade de avaliação na dependência de quaisquer parâmetros e/ ou valores medidos durante a operação da máquina em andamento e detecção de temperatura. Por exemplo, a unidade de avaliação por padrão usa uma frequência de medição predefinida. Se, no entanto, um gradiente comparativamente alto ou um aumento pronunciado de temperatura for detectado em um ponto do tempo no procedimento, a frequência de medição usada para pelo menos um dos sensores, de preferência pelo menos o primeiro sensor de temperatura, é imediata e temporariamente aumentada dinamicamente a fim de aumentar temporariamente a precisão da medição naquele ponto do tempo, o que, em última análise, melhora a detecção confiável do processo de ligar e desligar. É igualmente concebível que a unidade de avaliação aumente o intervalo de medição durante o funcionamento em curso por razões de economia de energia, ou seja, reduz a frequência de medição. É concebível que a unidade de avaliação seja configurada para um curto intervalo de medição inicial. Esse intervalo de medição inicial é, em particular, escolhido de forma que, sempre que possível, todos os gradientes rápidos de temperatura sejam detectados de forma confiável, sempre que possível também de forma independente da máquina. Se a unidade de avaliação, durante a operação em andamento, identifica que a identificação de gradiente confiável e, portanto, a detecção confiável de processos de comutação é garantida, mesmo com um intervalo de medição maior, a unidade de avaliação ajusta o intervalo de medição uma única vez, passo a passo ou continuamente para um valor máximo possível, que por um lado garante uma detecção confiável, mas por outro lado, devido às operações de medição reduzidas, traz consigo a economia de energia desejada.

[025] Além do método de acordo com a invenção, a presente invenção também se refere a uma máquina rotativa, em particular uma bomba ou um conjunto de bombeamento, de preferência uma bomba centrífuga ou conjunto de bombeamento centrífugo, tendo pelo menos uma unidade de avaliação para realizar o método de acordo com a uma das reivindicações anteriores. A unidade de avaliação correspondente pode ser fornecida como uma unidade externa, mas como alternativa, também pode ser integrada em um controlador de bomba normal. Por meio de pelo menos um sensor de temperatura da máquina rotativa, um ponto de medição correspondente, próximo a um rolamento, no eixo rotativo do impulsor da bomba, em particular um ponto de medição na superfície de suporte do rolamento, é monitorado para quaisquer mudanças de temperatura e avaliado correspondentemente.

[026] Além da máquina rotativa, há também protegido um sistema que consiste em uma máquina rotativa tendo pelo menos um sensor de temperatura e uma unidade de avaliação externa que está conectada comunicativamente a pelo menos um sensor de temperatura e está configurada para realizar o método de acordo com a presente invenção.

[027] Finalmente, o método também pode ser realizado por um sensor de temperatura inteligente que é adequado para montagem em pelo menos uma máquina rotativa, em particular dentro ou na região do rolamento.

Tal sensor de temperatura possui uma unidade de avaliação integral que está configurada para realizar o método de acordo com a invenção.

Consequentemente, as mesmas vantagens e propriedades que já foram indicadas acima com referência ao método de acordo com a invenção aplicam- se tanto à máquina rotativa como ao sistema e ao sensor de temperatura. Uma descrição repetida, portanto, não será fornecida neste ponto.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[028] Outras vantagens e propriedades da invenção serão explicadas em mais detalhes a seguir com referência a uma forma de realização exemplar mostrada nas Figuras, nas quais: - A Figura 1: mostra um diagrama que mostra o perfil da temperatura, detectada pelo sensor, ao longo do tempo na região do suporte do rolamento de uma máquina rotativa (aqui uma bomba centrífuga), - A Figura 2: mostra duas outras representações diagramáticas que mostram o perfil do gradiente de uma diferença de temperatura ao longo do tempo, e - A Figura 3: mostra uma representação esquemática de uma bomba centrífuga de acordo com a invenção na qual são marcados os possíveis pontos de montagem para a montagem de um sensor de temperatura para detecção da temperatura do rolamento e da temperatura ambiente.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[029] Para detectar os tempos de comutação de uma máquina rotativa, em particular de um conjunto de bombeamento, os inventores identificaram três características importantes para as quais os dados medidos registrados de um ou mais sensores de temperatura podem ser examinados.

[030] 1. Uma queda/ gradiente de curta duração da temperatura medida na região do rolamento ou no suporte do rolamento, que indica que o conjunto foi ligado.

[031] 2. Elevação/ gradiente de curta duração da temperatura medida na região do rolamento ou no suporte do rolamento, indicando que o conjunto foi desligado.

[032] 3. Número e tamanho dos gradientes de temperatura medidos na região do rolamento, ou no suporte do rolamento, em relação à temperatura ambiente da máquina.

[033] Para explicar as características 1 e 2, é feita referência à representação esquemática da Figura 1. O diagrama mostra a temperatura medida no suporte do rolamento, mais precisamente na superfície do mesmo, de uma bomba centrífuga ao longo do tempo. A posição A marca um pico de temperatura negativa de curta duração, que mostra uma queda de curta duração na temperatura na região do rolamento da máquina. Esse fenômeno ocorre porque, ao dar a partida no acionamento da bomba, é gerado um fluxo de massa de ar que traz um efeito de resfriamento no rolamento ou no suporte do rolamento. Este efeito de resfriamento é adicionalmente aprimorado por um ventilador do motor elétrico do acionamento da bomba. Em última análise, isso leva a um aquecimento retardado induzido por atrito do suporte do rolamento.

[034] Será visto na representação esquemática que a característica deste pico na posição A difere significativamente do resto do perfil de temperatura, em particular o gradiente do perfil de temperatura é significativamente maior do que no caso das flutuações de temperatura anteriores e as subsequentes flutuações de temperatura entre a posição A e a posição B. Essas flutuações de temperatura são causadas por influências externas (por exemplo, temperatura ambiente) e também influências relacionadas à operação, como alterações de carga.

[035] O gradiente na posição A é então avaliado pela unidade de avaliação da bomba como uma indicação clara de um processo de ligar do acionamento da bomba.

[036] Na posição marcada B, em contraste, um rápido aumento na temperatura medida no suporte do rolamento pode ser visto. Tal comportamento ocorre imediatamente após o acionamento da bomba ter sido desligado, uma vez que o fluxo de massa de ar de resfriamento diminui ou para completamente como resultado da ausência de movimento rotacional, de forma que a temperatura de operação do rolamento/ bomba inicialmente leva a um rápido aumento curto da temperatura do suporte do rolamento e o resfriamento do suporte do rolamento, ou da máquina, até a temperatura ambiente ocorrem apenas com um certo atraso. O gradiente marcado na posição B também difere significativamente dos outros gradientes das oscilações usuais de temperatura, de forma que também aqui a unidade de avaliação pode concluir definitivamente que ocorreu um processo de desligamento.

[037] No presente caso, a unidade de avaliação pode distinguir os gradientes detectados nas posições A, B uns dos outros com base no sinal de gradiente e também com base na magnitude máxima da mudança de temperatura, ou seja, a altura do pico, para assim poder alocar definitivamente os gradientes a um processo de ligar ou desligar da máquina. De forma específica, o gradiente para um processo de ligar na posição A é inicialmente negativo, até que uma mudança de sinal ocorra devido ao aumento retardado da temperatura induzido pelo atrito do rolamento. Em contraste, o gradiente no caso do processo de desligamento é inicialmente positivo e a mudança de sinal ocorre então com o resfriamento retardado da máquina como resultado da máquina ser parada.

[038] Uma solução estendida da invenção será explicada com referência à representação esquemática das Figuras 2a, 2b. Na Figura 2a, os gradientes de um perfil de diferença de temperatura ao longo do tempo são plotados. De forma específica, neste exemplo, a temperatura ambiente da máquina é detectada ao mesmo tempo que a temperatura do rolamento e uma diferença é formada a partir dos dois valores de temperatura. O perfil do gradiente mostrado de acordo com a Figura 2a é então determinado a partir deste perfil da diferença de temperatura ao longo do tempo. Por meio dessa medida, o aquecimento no suporte do rolamento pode ser determinado em grande parte sem influências ambientais e avaliado.

[039] Aqui também, é usado na avaliação dos fenômenos descritos acima que gradientes de temperatura característicos estão presentes durante um processo de ligar e desligar, que são detectados pela unidade de avaliação e usados como um indicador para detectar um processo de ligamento ou desligamento. Na Figura 2a, um total de cinco desses gradientes característicos pode ser visto, que são distinguidos por um valor significativamente mais alto do gradiente em comparação com os gradientes no caso de flutuações de temperatura induzidas por carga ou tempo. Esses gradientes são marcados pelos pontos a-e, em que as posições a, b, e carregam um sinal positivo, enquanto os gradientes c, d são negativos. Em conjunto com os recursos 1, 2 descritos acima e considerando o tamanho dos gradientes a-e, é possível identificar se a máquina foi ligada ou desligada.

[040] Para melhor comparabilidade, apenas a magnitude do gradiente é considerada, ou seja, é realizada uma reversão de sinal para os gradientes negativos, o que é mostrado na Figura 2b. A Figura 2b agora ilustra claramente que os gradientes c, d são mais altos do que os gradientes a, b e e.

Considerando as explicações anteriores, segundo as quais gradientes mais elevados estão presentes no caso de um processo de desligamento, a unidade de avaliação pode agora determinar que os gradientes c, d indicam processos de desligamento enquanto os gradientes a, b, e representam o processo de ligamento.

[041] Para uma avaliação posterior dos tempos de funcionamento da bomba centrífuga, os gradientes detectados a-e são então contados, de modo a poder determinar o número de processos de comutação que ocorreram. Com o conhecimento do número de processos de comutação de uma máquina, também é possível determinar os tempos de operação e de parada da máquina.

[042] Os diferentes procedimentos para a identificação do processo de comutação com base na Figura 1 e nas Figuras 2a, 2b podem, evidentemente, ser combinados uns com os outros a fim de otimizar ainda mais a qualidade da detecção.

[043] A Figura 3 mostra, esquematicamente, uma máquina rotativa na forma de uma bomba centrífuga (10). A bomba centrífuga (10) compreende um eixo rotativo (14) que por um lado recebe o impulsor da bomba e por outro é acionado pelo acionamento da bomba. O eixo é montado rotativamente por meio de pelo menos um rolamento, em que o rolamento está assentado dentro do suporte do rolamento (13) mostrado. A rotação do eixo provoca atrito do rolamento, o que leva ao aquecimento da máquina (10) e em particular do suporte do rolamento (13). Para o método de acordo com a invenção, a temperatura na região do rolamento, em particular na superfície do suporte do rolamento é então detectado.

[044] Em princípio, a temperatura do suporte do rolamento (13)

pode ser medida em qualquer ponto desejado. É dada preferência, no entanto, a uma medição o mais próximo possível do ponto de apoio, ou seja, em uma superfície, próxima ao rolamento, do suporte do rolamento, para poder fornecer informações precisas sobre o desenvolvimento de temperatura causado por atrito de rolamento. Um ponto de medição potencial para a temperatura do suporte do rolamento é marcado com o numeral de referência (11).

[045] A medição da temperatura ambiente deve ser realizada, de preferência, a uma distância suficiente dos componentes comparativamente quentes ou frios da máquina, mas mesmo assim nas imediações da máquina.

A Figura 3 também mostra um ponto de medição potencial para a temperatura ambiente com o numeral de referência (12).

Claims (13)

REIVINDICAÇÕES

1. MÉTODO PARA DETECTAR O ESTADO DE OPERAÇÃO DE UMA MÁQUINA ROTATIVA, em particular uma bomba centrífuga (10), tendo pelo menos um primeiro sensor de temperatura para detectar uma mudança de temperatura em pelo menos uma região de rolamento de um elemento de máquina rotativa, caracterizado por uma unidade de avaliação examinar o perfil de temperatura, determinado pelo sensor, para gradientes de temperatura e identificar um processo de ligar e/ ou desligar do movimento de rotação da máquina com base na característica de um determinado gradiente de temperatura.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela temperatura do suporte do rolamento (13) ser medida por pelo menos um primeiro sensor de temperatura, em que o primeiro sensor de temperatura é montado de preferência no suporte do rolamento (13), em particular no suporte do rolamento (13), idealmente, em um ponto do suporte do rolamento (13) que é acessível pelo lado externo.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela unidade de avaliação concluir que um processo de ligar e/ ou desligar do movimento de rotação da máquina (10) ocorreu quando o gradiente observado excede pelo menos um valor mínimo ou está em pelo menos um intervalo.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por pelo menos um valor mínimo ou intervalo mínimo ser definido inicialmente ou dinamicamente por um processo de otimização da unidade de avaliação que é realizado enquanto a máquina (10) está operando, na dependência do tamanho da máquina, em particular na dependência do volume da máquina termicamente condutora.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 4, caracterizado pela unidade de avaliação avaliar o sinal e/ ou a variação máxima de temperatura provocada pelo gradiente em consideração e/ ou a duração da mudança de temperatura máxima sustentada.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela unidade de avaliação identificar uma mudança de carga e/ ou fenômeno de desgaste da máquina com base na magnitude das mudanças máximas de temperatura.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo perfil de temperatura determinado corresponder ao perfil de uma diferença de temperatura entre os valores medidos do primeiro sensor de temperatura e de pelo menos um outro sensor de temperatura.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por pelo menos um outro sensor de temperatura detectar a temperatura ambiente da máquina (10) e/ ou a temperatura de um meio que flui através da máquina.

9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pela unidade de avaliação contar os processos de comutação identificados, em particular para determinar, em conjunto com um temporizador, os possíveis tempos de funcionamento e/ ou de paragem da máquina (10).

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela unidade de avaliação ajustar dinamicamente a frequência de medição pelo menos do primeiro sensor de temperatura, em particular aumenta a frequência de medição, assim que uma mudança de temperatura mínima e/ ou um gradiente mínimo é identificado.

11. MÁQUINA ROTATIVA (10), caracterizada por ser em particular um conjunto de bombeamento, com pelo menos uma unidade de avaliação para a execução do método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

12. SISTEMA, caracterizado por consistir em uma máquina rotativa (10) tendo pelo menos um sensor de temperatura e uma unidade de avaliação externa que está conectada comunicativamente a pelo menos um sensor de temperatura e está configurada para realizar o método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

13. SENSOR DE TEMPERATURA, caracterizado por ser para montagem em pelo menos uma máquina rotativa (10) e um módulo de avaliação integral, configurado para realizar o método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.