Límites de vibraciones en turbomaquinaria
Límites de vibración en turbomaquinaria según ISO 20816
Este artículo trata el tema de límites de vibración en turbomaquinaria, com rodamientos de película fluida, según las normas ISO 20816.
Este artículo es parte de una serie de artículos incluidos en apoyo de Curso de Límites de Vibraciones
Este artículo también 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.
1 Máquinas cubiertas
La serie de normas ISO 20816 Hay cuatro reglas que se aplican en esta área.:
- YO ASI 20816-2 vibraciones mecánicas – Medición y evaluación de vibraciones de las maquinas – Parte 2: turbinas de gas, turbinas de vapor y generadores en tierra de potencia superior a 40 MW, con cojinetes de película fluida y velocidades nominales de 1500 rpm, 1800 rpm, 3000 r / min e 3600 rpm
- YO ASI 20816-4 vibraciones mecánicas – Medición y evaluación de vibraciones de máquinas. – Parte 4: Turbinas de gas de más de 3 MW, con cojinetes de película fluida
- YO ASI 20816-5 vibraciones mecánicas – Medición y evaluación de vibraciones de máquinas. – Parte 5: Conjuntos de máquinas en centrales hidráulicas para producción de energía y almacenamiento por bombeo
la siguiente norma, que se aplicará a las pequeñas turbinas industriales, aún no publicado.
- ISO/AI 20816-10 vibraciones mecánicas – Medición y evaluación de vibraciones de máquinas. – Parte 10: Turbocompresores
Así tenemos las máquinas agrupadas según la siguiente tabla.
Tabla I - Tipo de máquinas y normas aplicables
| Tipo de turbina | ||||
| un vapor | El gas | Agua | ||
| Grupos electrógenos con más de 40 MW | Otras turbinas | Grupos electrógenos con más de 40 MW | Encima 3 MW | Todo (chumaceira de pelicula fluida2) |
| YO ASI 20816-2 | YO ASI 20816-101 | YO ASI 20816-2 | YO ASI 20816-4 | YO ASI 20816-5 |
1inédito
2 Máquinas de agua con rodamientos de rodillos, están cubiertos por YO ASI 20816-3
2 Medidas cubiertas por los límites
Las medidas para las que se presentan límites, se muestran en la siguiente tabla..
Tabla II - Medidas para las cuales se presentan límites
| Medida | YO ASI 20816 | ||
| Parte 2 | Parte 4 | Parte 5 | |
| vibraciones relativas | X | X | X |
| vibraciones relativas | X | X | X |
| Variación en el nivel de vibraciones. | X | X | X |
| Juego diametral del rodamiento | X | X | X |
| Vector | X | X | X |
| Temperatura | X | ||
3 Zonas límite de vibraciones
Las zonas límite de vibración son las que se muestran en la siguiente tabla..
Tabla III - Zonas límite de vibraciones
| YO ASI 20816-2 | YO ASI 20816-4 | YO ASI 20816-5 |
| UNA | UNA | |
| ANTES DE CRISTO | ANTES DE CRISTO | A/B |
| CD | CD | CD |
| D | D | D |
Límites de vibraciones en turbomaquinaria – Figura 1 – Los niveles de vibración superan los límites predefinidos
4 Límites de vibraciones en turbomaquinaria – Variación en el nivel de vibraciones.
Estos tres estándares recomiendan que se establezca una alerta cuando la variación en el nivel de vibración sea 25%, o más.
UNA 20816-5 también recomienda que si una variación de fase mayor que 30% investigar lo que está pasando.
Límites de vibraciones en turbomaquinaria – Figura 2 – Variación de la amplitud de las vibraciones
5 Límites de vibraciones en turbomaquinaria – Holgura diametral de los rodamientos
Los tres estándares recomiendan limitar las vibraciones de desplazamiento de pico a pico., mediciones con sensores de proximidad, en relación con el juego diametral de los muñones en los cojinetes de película fluida. Estos límites se mencionan en la siguiente tabla..
Tabla IV - Límite de vibraciones en desplazamiento pico-pico en porcentaje del huelgo diametral
| YO ASI 20816-4 / YO ASI 20816-2 | YO ASI 20816-5 | |
| A/B | 40% del juego diametral | |
| ANTES DE CRISTO | 60% el pliegue B diametral | |
| CD | 70% del juego diametral | 70% del juego diametral |
| D | D | D |
6 Límites de vibraciones en turbomaquinaria – Vector
Las tres normas hacen referencia a lo contenido en la norma ISO 20816-1 sobre este tema, Como se menciona abajo.
“La evaluación considerada en este documento se limita a la vibración de banda ancha sin referencia a frecuencia o componentes de fase.. Eso es, en la mayoría de los casos, adecuado para pruebas de aceptación y monitoreo operativo. Sin embargo, en algunos casos, el uso de información vectorial para evaluación de vibraciones, puede ser deseable, en ciertos tipos de máquinas.
La información de cambio de vector, son particularmente útiles para detectar y definir cambios en el estado dinámico de una máquina. En algunos casos, estos cambios no se detectarían al usar mediciones de vibración de banda ancha”.
Límites de vibraciones en turbomaquinaria – Figura 3 – Variación de fase relacionada con la variación de posición de un impulsor suelto en el eje, en una bomba turbo.
7 Temperaturas
La única norma que menciona límites de temperatura es la que se refiere a las máquinas de agua., o sea, una 20816-5.
8 Ejemplo: límites de vibración en un hidrogenerador vertical, como turbina Francis, del grupo 4, según ISO 20186-5
Límites de vibraciones en turbomaquinaria – Figura 4 – Grupo electrógeno Francis
Operación dentro de las condiciones nominales de la máquina
Para este tipo de máquinas., los límites de vibración son los que se pueden ver en la siguiente tabla.
Estos límites son independientes de la altura y el caudal., y son válidos para cuando la máquina esté funcionando dentro de su régimen normal de funcionamiento. Para grupos Francis, con eje vertical, el rango normal de operación es 70% una 100 %, de potencia nominal.
Es esencial realizar mediciones de vibración relativa del eje y absoluta del rodamiento para obtener una buena evaluación del estado de la máquina y la posibilidad de falla..
Tabla V - Límites de vibración y temperatura para grupos electrógenos con turbina Francis y eje vertical (Grupo 4)
| 5 Francisco verticales | Vibraciones relativas del eje Spáginas , μm | Vibraciones de la caja de rodamientos Velocidad de vibración medida en la carcasa en mm/s rmsvalor eficaz , mm / s | ||
| Turbina | Generador - Lado turbina | Turbina | Generador - Lado turbina | |
| límite de acción 1 (A B C) | 180 | 180 | 0,9 | 0,5 |
| Variación del nivel de vibración | >25% | |||
| Variación de la fase de vibración a 1 x RPM | >30º | |||
| Límites de 70% el juego diametral de los rodamientos | 440 μm x 70% = 308 μm | 540 µm x 70% = 378 μm | – | – |
| Temperatura de chumaceiras | Vea la explicación a continuación | |||
| límite de acción 2 (CD) | 280 | 280 | 1,4 | 0,8 |
El significado de los distintos límites es el siguiente:
Zona A-B: Máquinas con valores de vibración que no excedan el Límite de Acción I, se consideran aceptables para la operación a largo plazo, sin restricciones; asumiendo que no hay otras indicaciones de problemas tales como una alta temperatura del rodamiento que exceda los límites definidos, o el desplazamiento relativo del eje a ser excedido 70% juego diametral del rodamiento frío.
la zona C: Las máquinas con valores de vibración en esta zona indican una mayor investigación o alguna acción para reducir las vibraciones.. Los primeros parámetros a investigar deben ser la temperatura de los rodamientos., o el desplazamiento relativo del eje a ser excedido 70% juego diametral del rodamiento frío.
la zona D: Valores de vibración en esta zona, indicar que existe probabilidad de daño a la máquina. lo, por lo tanto, Se requiere acción inmediata para identificar las causas de los altos niveles de vibración.
El siguiente diagrama de flujo muestra cómo se pueden usar los límites de zona para identificar si se requiere más investigación y/o acción..
Límites de vibraciones en turbomaquinaria – Figura 5 – Diagrama de flujo que muestra cómo se pueden usar los límites de zona para identificar si se requiere más investigación y/o acción
Límites de 70% el juego diametral de los rodamientos: Cuando la vibración del eje es mayor que 70% juego diametral del rodamiento frío, esto indica que existe una alta probabilidad de daño a la máquina.
Variación del nivel de vibración: Se actuará cuando se superen los límites de actuación indicados en la Tabla V.. Se puede permitir la operación continua a estos niveles de vibración., si no ha habido antecedentes de problemas con las máquinas y los niveles de vibración no han cambiado. sin embargo, si hay un cambio en el nivel de vibraciones (>25%) del eje y/o cojinete, se recomienda investigar. Un cambio significativo en la vibración medida requiere acción incluso si el umbral de acción (A B C) no ha sido golpeado.
Variación de la fase de vibración a 1 x RPM: Un cambio de fase se considera significativo. (>30°) de la señal de vibración, en relación con los valores de referencia previamente establecidos (o sea, tomados menos de 3 meses antes de la detección del cambio), particularmente si los cambios son repentinos.
Estos límites son independientes de la altura y el caudal., cuando la máquina está funcionando dentro de su régimen normal de funcionamiento.
Temperatura de los cojinetes: Según la regla mencionada, para todos los umbrales de vibración definidos, se aplica lo siguiente:
- en los cojinetes de guía, la temperatura de estabilización del metal antifricción convencional, debe ser menor que 65 ° C; en la mayoría de las máquinas las temperaturas se estabilizan alrededor 50 ° C;
- Sobre cojinete de empuje, la temperatura de estabilización del metal antifricción convencional, debe ser menor que 85 ° C; en la mayoría de las máquinas las temperaturas se estabilizan alrededor 70 ° C;
- Las temperaturas más altas que las mencionadas pueden ser aceptables, pero requieren justificación o investigación por parte del proveedor.
Funcionamiento fuera de las condiciones nominales de la máquina
Se debe prestar atención a las siguientes condiciones de funcionamiento en las que pueden producirse altos niveles de vibración, a saber, estado estacionario con carga parcial, en sobrecarga, y durante condiciones de operación transitorias durante el arranque y apagado.
Evaluar mediciones bajo cualquiera de estas condiciones es mucho más difícil que, para mediciones normales operando dentro de las condiciones de diseño. En este momento, los datos disponibles son insuficientes para establecer límites para estas condiciones especiales de funcionamiento.
