Línea central de turbomaquinaria y sombra
Una medida importante hecha con el analizadores de vibración es el de arranques y paradas de turbomaquinaria y Línea del Centro de Veio (Línea central del eje- SCL). Esta última se realiza en función de la capacidad del próximos medir la distancia (corriente continua) entre su parte superior y el eje.
Este artículo pertenece a una serie., el cual constituye el material de apoyo para el curso de análisis de vibraciones en turbomaquinaria. Los enlaces a los otros artículos se pueden encontrar aquí.
La importancia de Línea central de la vena
Órbita y base de tiempo presentan datos dinámicos (que cambia rapido) desde la posición del eje, pero no muestran cambios en la posición media del eje, que también es una característica importante de la respuesta del sistema. Estos cambios son causados por cambios en la carga radial estática o por cambios en las características de rigidez del sistema del rotor.. Ocurren rutinariamente durante arranques o paradas y durante la operación de estado estable del sistema de rotor., durante períodos relativamente cortos o largos. Cuando un sistema de rotor con rodamientos de película fluida cambia de velocidad, hay cambios en las características de rigidez del rodamiento, que provocan un cambio en la posición media del eje. tan, los cambios en la posición del eje pueden proporcionar información de diagnóstico muy importante.
El gráfico de la línea central de la vena media proporciona esta información.. Este gráfico está diseñado para mostrar los cambios en la posición media del eje; así, el gráfico tiene un filtro de paso bajo efectivo y no muestra datos que cambian rápidamente (dinámica). Sin embargo, cuando la información del gráfico de la línea central del eje se combina con otra información, como autorizaciones conocidas, comportamiento dinámico de la órbita y gráficos de la línea central de otros rodamientos, podemos obtener una imagen más detallada del movimiento del eje, su relación con las holguras disponibles y las cargas radiales estáticas que actúan sobre la máquina.
El gráfico de la línea central del eje promedio se usa a menudo para mostrar los cambios en la posición del eje frente a la velocidad., pero también se utiliza para mostrar cambios en la posición del eje en función del tiempo, para que los cambios se puedan correlacionar con las condiciones de operación cambiantes. Una vez que algunos fallos de funcionamiento (desalineación, fricción e inestabilidad inducida por fluidos, para nombrar unos pocos) puede producir cambios visibles en el comportamiento de la línea central, el gráfico de la línea central del eje es una herramienta muy importante para la correlación con otros gráficos al realizar diagnósticos.
Información contenida en el gráfico de la línea central de la vena
El gráfico de la línea central del eje promedio se puede usar para inferir mucho sobre el estado de la condición de una máquina.:
- Se puede utilizar para medir el ángulo de posición del eje y estimar el ángulo de posición del eje y la dirección de la carga;
- Se puede utilizar para controlar el desgaste de los rodamientos., erosión electrostática y efectos térmicos;
- El comportamiento de arranque y parada de un eje en un rodamiento de película fluida se puede comparar con el comportamiento teórico e histórico;
- El cambio en la posición del eje en relación con el círculo de holgura se usa normalmente para deducir si el cambio en la posición del eje es apropiado para la condición de funcionamiento esperada y la geometría del rodamiento.;
- Posición del eje La posición del eje se puede comparar entre rodamientos, acoplamientos y máquinas de detección para detectar posibles desalineaciones o problemas de acoplamiento;
- Finalmente, los cambios en la carga o las condiciones de operación a menudo resultan en cambios en la posición del eje; estos pueden ser examinados en busca de signos de comportamiento anormal.
Curva característica de un proximitor
La siguiente figura muestra un gráfico de calibración típico para un material y un transductor determinados.. La distancia del objeto en proporción a la punta del transductor está dada por la abscisa (eje x) y la tensión de salida del acondicionador viene dada por la ordenada (eixo y).
Línea central de turbomaquinaria y sombra – Figura 1- Gráfico de calibración típico: a medida que aumenta la distancia, el voltaje se vuelve cada vez menor
durante la instalación, el transductor está ubicado a una distancia óptima del objetivo, o sea, en el medio del rango de medición lineal. Esto se llama la distancia inicial. (Ajuste de brecha). Cuando la máquina está parada y solo un componente de CC.
Si el objetivo se mueve, dando lugar a variaciones en la distancia que lo separa de la punta del transductor, la señal de salida del acondicionador no es constante, pero varía en proporción directa al movimiento de pico a pico del objetivo (CA+CC).
El componente de voltaje alterno indica la vibración del objetivo a ambos lados de la distancia inicial, como se muestra en la siguiente figura. representante, por lo tanto, el movimiento dinámico del objetivo.
La amplitud de pico a pico representa la distancia total de vibración de un eje, o sea, de la distancia más corta a la distancia más larga desde el transductor. Esta señal dinámica se puede emplear con fines de medición o control..
Línea central de turbomaquinaria y sombra – Figura 2 – Medición del movimiento relativo entre el sensor y el eje
El componente DC sirve para medir la distancia desde la sonda hasta el objetivo..
O par de proximitors
La señal horaria proporciona información importante y útil., como se llevan a cabo, esta información es limitada. En este tipo de movimiento, sobre cojinetes metálicos antifricción, donde la película de aceite amortigua las vibraciones en la carcasa del cojinete, la señal a tiempo, suministrado por un acelerómetro, no es el mas adecuado.
Para monitorear este movimiento, sensores de desplazamiento que miden la vibración relativa entre el eje y la carcasa, son más adecuados, especialmente cuando se instala en pares.
Línea central de turbomaquinaria y sombra – Figura 3 -Supervisión de vibraciones con proximidades en máquinas con cojinetes de película de aceite
Con dos sensores de desplazamiento de vibración relativa (próximos) existen condiciones para conocer el movimiento del centro del eje en este plano.
Esta información se puede ver de dos maneras diferentes.:
- Posición media del centro del eje en su juego en el rodamiento
- Movimiento del centro del eje – Órbita
La posición promedio del centro del eje en su juego en el rodamiento. (Línea Centradora de Ejes – SCL)
El gráfico de la línea central del eje muestra la posición promedio del eje debido a los cambios en la carga radial estática o las características de rigidez del rotor.
Figura 4 – El gráfico de la línea central de la vena muestra la posición promedio de la vena
A continuación puedes ver un vídeo sobre este tema..
La interpretación de la presentación de pPosición media del centro del eje en su juego en el rodamiento
En la siguiente figura se puede ver el significado de la información presentada en el gráfico SCL.
Turbomaquinaria y línea central del eje - Figura 5 – Significado de la información presentada en el gráfico SCL
La posición central vino cuando la máquina se detuvo
Al ver los gráficos de la línea central del eje, es necesario ubicar la posición inicial del eje en el espacio, para obtener un gráfico que corresponda al movimiento del eje, con respecto al círculo libre.
Turbomaquinaria y línea central del eje - Figura 6 – Localización de la posición inicial del eje en el espacio libre de un eje horizontal
relación de excentricidad
Cualquier fuerza que coloque una precarga lateral (radial) en el rotor puede resultar en un cambio en la posición de la línea central del eje.
- Las precargas pueden resultar de:
- Desalineación Crecimiento térmico
- desviación de la caja
- deformación del tubo
- depuración del rotor
- bombeo
- Gravedad
- La desalineación debido al crecimiento/desviación térmica es la causa principal de la precarga lateral excesiva en las turbinas de vapor..
- La relación de excentricidad se utiliza como una medida de la respuesta del eje a las precargas laterales.
La excentricidad es la relación entre la distancia desde el centro del eje hasta el centro del rodamiento., dividido por el juego radial del rodamiento
Normalmente abreviado como mi o ES.
ejemplo 1:
Dado: 0,381 juego radial del cojinete mm
Los datos de la línea central del eje muestran que el eje funciona a 0,076 mm desde el centro del cojinete
ES = 0,076 / 0,38 = 0,2 posición alta en rodamiento
ejemplo 2:
El eje opera un 0,229 mm desde el centro del cojinete
ES = 0,229/ 0,381 = 0,6 típico
Si el eje está centrado en el cojinete, cual és mi ?
ES = 0 / 0,381 = 0
Si está contra el muro de carga?
ES = 0,381 / 0,381 = 1
Línea central de turbomaquinaria y sombra – Puesta en marcha de una máquina
Las medidas de CC combinadas, desde la parada, en spinner y cambios de velocidad, debe revisarse en un diagrama de línea central del eje. Con la máquina parada, se puede suponer que todos los muñones del rotor descansan en el centro inferior de sus cojinetes, en una máquina de eje horizontal.
Cuando el conjunto del rotor se levanta con aceite, cualquier desalineación presente tiene el efecto inmediato de cambiar la posición de los centros de los ejes en los rodamientos, por su rigidez tratando de “enderezar”.
Tenga en cuenta que esta desalineación puede deberse a posiciones desalineadas de los cojinetes que soportan un conjunto de rotores. “naturalmente recto”, o un conjunto de rotores angularmente desalineados colocados con la alineación correcta en los rodamientos (como cuando los acoplamientos descentrados se tiran y atornillan), o ambos.
En seguida, cuando se aplica el torque del tornero, la inercia de la masa de los rotores tenderá a enderezar aún más el conjunto del rotor, revelando cualquier desalineación horizontal de los rodamientos como un desplazamiento lateral en la línea central del eje como se ve en la siguiente figura.
Turbomaquinaria y línea central del eje - Figura 7
Dado que los rotores grandes son generalmente flexibles, incluso después de observar un cambio de autodrizante al entrar en rotación lenta, si la desalineación de los cojinetes es lo suficientemente grande, la inclinación estática residual a menudo permanece en el tren del rotor.
Esto proporciona una fuente de excentricidad., cuyos efectos se pueden ver en todos los demás gráficos de datos a velocidades más altas.
Si un rotor individual es demasiado curvo y lo suficientemente rígido, la ruta del diario puede trazar un círculo o una elipse plana en la línea central del eje, incluso a baja velocidad de rotación como se puede ver en la siguiente figura.
Línea central de turbomaquinaria y sombra – Figura 8
Por esta razón (entre otras), se recomienda encarecidamente no utilizar la sustracción de descentramiento al realizar análisis de datos de vibración. La resta del vector de descentramiento estaba destinada a “limpiar” los signos dinámicos de irregularidades en la superficie del rodamiento, pero si el vector de descentramiento es una indicación de excentricidad, sirve para eliminar la mejor indicación de excentricidad de masa, que a menudo es la causa raíz de un problema de vibración.
Línea central de turbomaquinaria y sombra – Comportamiento "normal"
Las dos trayectorias en la figura representan el comportamiento “ideal” para cojinetes de amortiguación basculantes y elípticos, respectivamente, como se puede ver en la figura siguiente.
Turbomaquinaria y línea central del eje - Figura 9
| Cojinetes hidrodinámicos estándar (gráfico anterior, azules). | Cojinetes de amortiguación de giro (gráfico anterior, rojo) |
| Para una dirección dada de rotación del eje, la trayectoria de la línea central del eje debe moverse en la misma dirección que la rotación, a medida que el muñón se mueve en la película de aceite hacia arriba por el lado del cojinete hasta que alcanza un ángulo de elevación de equilibrio “pseudo-estático” | Para las, la trayectoria debe ser completamente vertical |
Los gráficos de la línea central del eje en todo el rango de velocidad brindan la mejor indicación de la desalineación del tren del rotor en relación con la alineación estática de los centros de los cojinetes..
Línea central de turbomaquinaria y sombra – la desalineación
Si se observa un movimiento horizontal inesperado, esto sugiere que los cojinetes están fuera de posición horizontal como se puede ver en la figura a continuación.
Turbomaquinaria y línea central del eje - Figura 10
Este movimiento horizontal también puede indicar que la desalineación es la causa de la fricción o, en casos severos, debido a cojinetes desgastados (gráfico del lado izquierdo).
Línea central de turbomaquinaria y sombra – Las causas de la histéresis.
Las trayectorias de la línea central del eje también indican la presencia de excentricidad de masa cuando hay histéresis., con la magnitud de la histéresis a menudo correspondiente a la magnitud de la excentricidad. Cuando un rotor excéntrico se acelera con par, tiende a autoalinearse con su eje de masa solo después de pasar la primera velocidad crítica. El conjunto del rotor en general también tiende a enderezarse proporcionalmente al par aplicado., incluyendo hasta la carga unitaria máxima de MW bajo par máximo. Si hay una desalineación inicial, puede haber un movimiento adicional notable de la línea central del eje a velocidad constante en todo el rango de carga, a medida que el eje de masa del conjunto del rotor continúa autoalineándose y enderezándose con un par de torsión e inercia crecientes, como se muestra en la siguiente figura.
Turbomaquinaria y línea central del eje - Figura 11
Cuando el par se libera posteriormente, y particularmente cuando el rotor desciende a velocidad sin torque, tiende a mantener la orientación de autoalineación que logró mientras se aprieta, y a menudo mantendrá esta orientación hasta que pase por debajo de la primera velocidad crítica.. Esto crea un bucle visible en la ruta de la línea central del eje. (figura anterior).
en algunas ocasiones, la posición de la línea central del eje vertical puede ser notablemente diferente para una velocidad equivalente durante el arranque y la parada. Esto puede deberse a la expansión térmica relativa entre la ubicación de montaje del sensor y el eje del rotor., o por expansión térmica excesiva del pedestal que levanta un solo rodamiento (como una fuga de vapor durante el funcionamiento).
Cuando el rotor parece permanecer elevado después de una parada, es probable que existan causas térmicas que creen distorsión de la caja o crecimiento excesivo del pedestal, como se puede ver en la figura siguiente.
Turbomaquinaria y línea central del eje - Figura 12
Esto puede causar cambios en la alineación de funcionamiento y podría señalar una fuente de fricción observada.. Cuando el rotor parece caer verticalmente, incluso por debajo de su posición de arranque en frío, esto generalmente se debe a un desplazamiento relativo de los sensores que se levantan hacia arriba con la carcasa o la carcasa del cojinete (o cualquier componente en el que estén montados) debido a la expansión térmica, como se puede ver en la figura siguiente.
Turbomaquinaria y línea central del eje - Figura 13
Si las trayectorias de la línea central del eje individual parecen típicas, pero hay una discrepancia vertical muy notable en la trayectoria de la línea central del eje, entre rodamientos vecinos, esto podría indicar una desalineación vertical del rodamiento y un eje incorrecto del tren del rotor. La desalineación vertical se puede verificar mediante una combinación de revisión de las temperaturas del metal del cojinete (caliente para un cojinete alto y sobrecargado, y baja a un cojinete descargado) y las formas de la órbita (demasiado plano o comprimido si está sobrecargado, o muy redondo si es sin carga).
Línea central de turbomaquinaria y sombra – controles de desalineación
Si se indica desalineación del cojinete, la pregunta que surge es si los acoplamientos del rotor están dentro de las tolerancias y si el tren del rotor en sí es recto, con solo los cojinetes desalineados, o si los acoplamientos están doblados o desalineados, creando un tren de rotor angularmente desalineado dentro de rodamientos correctamente alineados (o, a veces, ambos problemas están presentes).
un cheque de(s) fuente(s) de desalineación se puede hacer con una evaluación adecuada del acoplamiento.
en general, un tren de rotor angularmente desalineado con acoplamientos deficientes creará una firma que a menudo tendrá una ubicación alta, aunque el eje presenta histéresis.
En el caso de una posición de rodamiento puramente desalineada, Los diagramas de Bode y Polar pueden verse “correcto”, pero habrá un desplazamiento horizontal excesivo o “incorrecto” desde la línea central del eje. En ambos casos, es muy difícil resolver esta pregunta de manera concluyente solo con datos dinámicos.
Además, Los datos de descentramiento completamente evaluados también son muy importantes para incluirlos en dicho análisis., especialmente las medidas de todas las caras de acoplamiento con acoplamientos en malas condiciones crearán una firma de movimiento rotatorio de excentricidad, y a menudo mostrará amplitudes altas en un diagrama de Bode a velocidades más bajas en el sitio de acoplamiento responsable, aunque las trayectorias de la línea central de la vena pueden aparecer “correcto”, aunque con histéresis presente.
Turbomaquinaria y línea central del eje - Figura 14 – Equipo de verificación de alineación
