Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene
En este artículo se hace una introducción al porqué de la realización de pruebas de arranques y paradas de turbomaquinaria con una analizador de vibraciones.
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.
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – cuando tienen lugar
La intervención de seguimiento para arranques y paradas de turbomaquinaria normalmente tiene lugar:
- Antes de una revisión
- Después de una revisión
- Diagnóstico de comportamiento anormal
Por lo general, este servicio se implementa en máquinas grandes, alta velocidad, con cojinetes de película de aceite y próximos.
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – Figura 1
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – La información proporcionada por el estado transitorio
La vibración de una máquina en un estado transitorio., se utiliza para proporcionar mucha más información que solo datos de estado estable. Los datos de vibraciones transitorias se definen como datos de vibraciones obtenidos cuando la máquina arranca o se detiene. (o sea, grandes cambios en la velocidad).
La vibración transitoria de una máquina proporciona una cantidad de información que no está disponible a partir de datos de estado estable.. Entre estos se encuentran:
- La capacidad de comparar la amplitud de la vibración., fase, posición del eje, etcétera, a velocidades por encima y por debajo de las velocidades críticas del husillo;
- La mejor firma de las frecuencias naturales generales del rotor., que suelen ser el resultado de la compleja relación entre el rotor y los soportes (aspectos, Esgrima, etcétera) y la naturaleza dinámica del propio rotor;
Tan importante como las comparaciones enumeradas anteriormente es la capacidad de comparar datos transitorios antes y después de que exista un problema en la máquina.. Las evaluaciones del estado de las máquinas son mucho más fáciles cuando se dispone de la capacidad de comparar el antes y el después..
De la misma forma, es muy importante evaluar muchos tipos diferentes de gráficos para mostrar datos de vibración. El uso de un solo tipo de gráfico limita la capacidad del especialista en máquinas para obtener una "imagen" adecuada de su condición..
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – equipo de diagnóstico
La obtención de datos de vibración de arranques y paradas requiere equipo de diagnóstico, multicanal, experto, como el sistema de adquisición Meggitt Vibrometer que se muestra en la imagen, basado en la carta XMV16 / Sistema de monitoreo de vibraciones XIO16T VM600.
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – Figura 2
Sus principales características son las siguientes:
- Diseñado para funcionar con el software VibroSight®
- 16 canales de vibración dinámica y 4 canais de tacómetros, todo configurable individualmente
- Adquisición de datos simultánea en todos los canales
- Hasta 20 salidas procesadas configurables, por canal
- FFT de alta resolución hasta 6400 líneas cada 1 s
- Muestreo asíncrono y síncrono configurable
- Adquisición de datos de 24 bits y datos con alta relación señal-ruido, con controles de calidad de datos
- 5 niveles de gravedad configurables, por salida procesada
- 8 niveles de detección con histéresis y retardo de tiempo
- Comunicación Gigabit Ethernet directa
- El hardware es totalmente configurable por software
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene: la configuración del sistema
Las siguientes preocupaciones deben tenerse en cuenta al configurar el sistema.
- Número de canales a monitorear;
- Número de muestras – el método de muestreo (o sea, velocidad delta o tiempo delta) debe ajustarse en función de la configuración de la máquina para garantizar que se recopilen suficientes datos para el análisis;
- Frecuencia máxima/número de líneas: según la configuración de la máquina y el propósito del análisis, la frecuencia máxima y el número de filas para el algoritmo de transformada rápida de Fourier (FFT) volverse muy importante. En máquinas accionadas por motores eléctricos, el tiempo de aceleración suele ser bastante rápido (o sea, menos de 10 segundos). para estas aplicaciones, para obtener datos adecuados, la frecuencia máxima debe ser tan alta como sea razonable para reducir el tiempo de adquisición de datos. De la misma forma, el número de líneas debe ser lo más pequeño posible y aun así proporcionar una resolución adecuada. Si el especialista está principalmente interesado en la vibración síncrona, la resolución no será tan importante como el número de muestras obtenidas. Sin embargo, si hay múltiples frecuencias no síncronas presentes en la señal de vibración, la resolución obviamente se vuelve más importante;
- Número de vectores por muestra de forma de onda: la frecuencia de muestra debe examinarse de cerca para proporcionar el número correcto de espectros (o sea, Es posible que se necesiten más muestras de vectores de las necesarias para obtener muestras de forma de onda adecuadas.);
- Señal del tacómetro: la señal del tacómetro es extremadamente importante, porque la mayor parte del análisis digital depende de este valor. Por esta razón, el cambio de voltaje producido por el tacómetro debe estar correctamente configurado en el software y monitoreado durante la adquisición de datos.
Tipos de gráficos de datos transitorios
Los datos de vibraciones transitorias se pueden mostrar en varios formatos diferentes. Cada tipo puede revelar información que no está fácilmente disponible en el otro.. Por esta razón, todos los tipos deben usarse al evaluar la condición de una máquina. Los diferentes tipos de gráficos son:
Gráficos polares y de Bode
Los diagramas de Bodé son el método más común para mostrar datos transitorios. Típicamente exhiben vibración global o síncrona (sin embargo, Los datos nX también se pueden mostrar) y fase correspondiente, contra la velocidad de rotación. Las frecuencias naturales del rotor se pueden determinar localizando el pico en la amplitud de vibración que también corresponde a un cambio de fase de aprox. 180 Fase estrictamente igual en las mediciones en la misma dirección en los cojinetes a ambos lados del acoplamiento dentado.
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – Figura 3
Los diagramas polares muestran los mismos datos que los diagramas de Bodé, solo que en un formato diferente. A veces, los diagramas polares facilitan determinar cuándo el rotor ha cruzado su velocidad crítica, porque el cambio de fase es obvio (o sea, en cada 180 grados en el grafico). Por ejemplo, del diagrama de Bodé mostrado en el anterior, no es inmediatamente obvio que este rotor se está acercando a la segunda velocidad crítica. Sin embargo, en el gráfico polar esto es muy claro.
Arranques y paradas de turbomaquinaria - Figura 4
Para que el gráfico de Bodé o polar sea más preciso, los datos vectoriales deben compensarse por excentricidad (vibraciones relativas). Todas las áreas donde las medidas del proximitor tienen alguna cantidad de desviación física y/o eléctrica. Los datos vectoriales se corrigen para esta excentricidad restando vectorialmente el vector de vibración a muy bajas rpm de todos los datos vectoriales obtenidos..
La caza y el espectrograma
Los gráficos en cascada muestran la evolución del espectro en el tiempo o la velocidad de rotación.
En su presentación más común son como en el gráfico, se indican a continuación, De dónde es, a lo largo del tiempo, los espectros correspondientes a arranques y paradas sucesivas de un turbogenerador. Por ejemplo, en este mapa espectral se puede ver la aparición de subvibración- sincrónico asociado con la inestabilidad en la película de aceite que lleva.
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – Figura 5
Una presentación de la misma información., menos común, es el espectrograma. Esto consiste en el mapa espectral, visto de cima, en el que los colores presentados son proporcionales a la amplitud de las vibraciones.
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – Figura 6
El mapa espectral que se muestra a continuación también muestra la evolución del espectro completo.
Arranques y paradas de turbomaquinaria - Figura 7
En el mapa espectral de una parada o un inicio, por lo general están bien evidenciados, los pasajes de la velocidad de rotación del eje de la máquina por sus frecuencias críticas, como puede ver abajo.
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – Figura 8
la órbita
La señal horaria proporciona información importante y útil., pero a medida que el eje se mueve a lo largo de un camino bidimensional, 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.
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – Figura 9
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 presentar en dos señales horarias individuales, respectivamente a cada sensor, mas o ideal, es obtener una gráfica que represente las dos dimensiones del movimiento del eje. Este gráfico designa-se por órbita. La órbita representa la trayectoria desde el centro del eje en el plano de lectura del par de sensores de proximidad.. Los sensores están montados rígidamente en el bastidor de la máquina, junto a las áreas de apoyo del eje (aspectos). tan, la órbita representa la trayectoria del centro del eje en relación con la estructura de la máquina. Debido a la fácil interpretación y la cantidad de información que contiene el gráfico, el reloj de arena, reconciliado con un indicador de fase, también conocido como sensor de fase, es un gráfico eficaz para comprender los fenómenos físicos que ocurren en las máquinas rotativas.
En el siguiente gráfico se puede ver una Órbita filtrada a velocidad de rotación.
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – Figura 11
A continuación puede ver las formas de onda medidas en pares de proximitores colocados a 90º y las correspondientes órbitas sin filtrar.
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – Figura 12
Las órbitas también se pueden mostrar a lo largo del tiempo o la velocidad de rotación, como se ve a continuación.
Por qué la turbomaquinaria arranca y se detiene – Figura 13
Cuando se utilizan proximidades como sensores de vibración, el uso de la órbita es esencial para la comprensión de los fenómenos físicos en cuestión.
