Comprensión de la línea central del eje en el monitoreo de vibraciones
En el monitoreo de maquinaria con sondas de proximidad, la posición de la línea central del eje es la posición promedio, o en estado estacionario, del centro geométrico del eje dentro del juego de su cojinete de fricción. Mientras que una vibración medición — el componente de CA de la señal — describe el rápido movimiento dinámico del eje alrededor esa posición promedio, la medición de la línea central — el componente de CC — describe donde donde se ubica realmente la posición promedio dentro del cojinete. Rastrear cómo se mueve esa posición de CC con el tiempo proporciona algunas de las perspectivas más valiosas disponibles sobre la carga del cojinete, la alineación y el desgaste a largo plazo, todo lo cual un diagrama de órbita por sí solo pasaría por alto.
1. Por qué importa la posición de la línea central
Un rotor en un cojinete de fricción no se encuentra en el centro de su alojamiento. En reposo, se asienta en la parte inferior del juego; una vez en funcionamiento, asciende por el cuña de aceite hidrodinámico y se estabiliza en una posición excéntrica y desplazada, gobernada por la velocidad, la carga, la viscosidad del aceite y las fuerzas transmitidas a través del acoplamiento. Esa posición de equilibrio es una lectura física directa de las fuerzas constantes que actúan sobre el rotor. La vibración le indica con qué violencia se está sacudiendo el eje; la línea central le indica hacia dónde se está empujando. Ambas responden a preguntas fundamentalmente diferentes, y un diagnóstico completo de una máquina de película fluida requiere ambas.
2. Cómo se mide la posición de la línea central del eje
La posición se deriva de la salida de voltaje de CC de un par de sondas de proximidad X–Y: dos sondas montadas a 90 grados de distancia en el mismo plano axial. El proceso se desarrolla de la siguiente manera:
- Voltaje de brecha de la sonda: el controlador de cada sonda de proximidad genera un voltaje de CC negativo directamente proporcional a la brecha entre la punta de la sonda y la superficie del eje. Una calibración común es −200 mV/mil, por lo que el voltaje se vuelve más negativo a medida que el eje se aleja de la sonda. Establecer y verificar correctamente esa brecha de polarización es un paso rutinario de puesta en marcha, y nuestro Calculadora de voltaje de brecha de sonda de proximidad hace que la conversión sea sencilla.
- Poner a cero la posición: para establecer una referencia, los voltajes de brecha de CC suelen ponerse a cero o registrarse con el eje en reposo en la parte inferior de su cojinete.
- Rastreo de la posición promedio: a medida que la máquina arranca y alcanza la velocidad y temperatura de operación, el eje se eleva sobre su película de aceite hidrodinámica. El sistema monitorea continuamente los voltajes promedio de brecha de CC de las sondas X e Y.
- Graficación de la posición: al graficar los voltajes de CC de X e Y entre sí, el sistema de monitoreo muestra la posición promedio del eje en una gráfica 2D que representa el juego completo del cojinete.
Dado que la medición depende del contenido de CC de una de corrientes de Foucault señal, requiere un par de sondas instaladas permanentemente y un monitor capaz de resolver la lenta tendencia de CC, no una lectura portátil acoplada en CA desplazamiento . Esta es la razón por la que el monitoreo de la línea central es una característica de los sistemas de protección instalados en turbomáquinas, en lugar de las rutas de inspección portátil.
3. El valor diagnóstico de un diagrama de línea central del eje
A gráfica de la línea central del eje muestra la trayectoria de la posición promedio del eje a medida que cambia la velocidad o la carga de la máquina. En las turbomáquinas es una poderosa herramienta de diagnóstico y revela varias condiciones que los datos de vibración por sí solos no pueden.
1. Confirmar el funcionamiento normal del cojinete
Durante el arranque, un rotor sano en un cojinete de película fluida asciende y se desplaza lateralmente a medida que se desarrolla la cuña de aceite hidrodinámica, resultado de la geometría del cojinete y la dirección de rotación. La trayectoria que traza en el diagrama de línea central debe ser suave y repetible cada vez que se arranca la máquina. Una trayectoria constante confirma que los cojinetes están generando la elevación adecuada y que el rotor está correctamente posicionado dentro de su juego.
2. Diagnosticar el desgaste del cojinete
A medida que un cojinete se desgasta, el eje se asienta gradualmente cada vez más bajo dentro de su juego. Al superponer la posición de la línea central de hoy sobre la posición registrada hace un año, un analista puede ver la tendencia claramente y predecir cuándo el cojinete necesitará reemplazo, mucho antes de que desgaste del rodamiento comience a producir vibración alta. La línea central es, en efecto, un canal de alerta temprana que anticipa la tendencia de vibración.
3. Detectar cambios en la alineación o la carga
La posición del eje está determinada por las fuerzas que actúan sobre él. Si la alineación de una máquina cambia, ya sea por crecimiento térmico, tensión en tuberías o asentamiento de la cimentación, las fuerzas del cojinete cambian y la posición de la línea central se desplaza en consecuencia. Un cambio repentino en la posición de la línea central durante una operación en estado estacionario es una fuerte indicación de un cambio significativo en las fuerzas sobre el rotor y merece una investigación inmediata. Es uno de los indicadores de campo más claros de una desalineación o un flexión térmicaen desarrollo, y una verificación cruzada útil sobre cimentación condición.
4. Identificar inestabilidades del cojinete
Bajo ciertas condiciones, el eje nunca se estabiliza en una posición fija y, en cambio, comienza a precesar o a latigarse dentro del cojinete. Esta condición, oil whirl oil whirl o oil whip, una forma de inestabilidad del rotor aparece como una excursión grande e inestable en el diagrama de línea central, distinta de la trayectoria ordenada y repetible de una máquina sana. Leída junto con la precesión firma en el espectro, confirma un problema autoexcitado en lugar de uno forzado.
4. Posición de la línea central frente a la órbita
Es esencial distinguir los dos diagramas que puede producir un solo par de sondas de proximidad, porque se interpretan de maneras completamente diferentes:
- El gráfica de la línea central del eje utiliza el voltaje de CC para mostrar la promedio posición del eje. Es la herramienta adecuada para cambios lentos con el tiempo, tendencias, y para el comportamiento durante arranque y parada.
- El diagrama de órbita del eje utiliza el voltaje de CA para mostrar la movimiento dinámico del eje alrededor de su posición promedio de línea central. Es la herramienta adecuada para diagnosticar fallas dinámicas específicas como desbalance y desalineación.
Uno captura la deriva lenta del punto de equilibrio; el otro captura el bamboleo rápido alrededor de él. Usados juntos, proporcionan una imagen completa y detallada de la salud y el comportamiento del rotor dentro de sus cojinetes.
5. Notas prácticas y limitaciones
Algunas realidades determinan cómo se utilizan los datos de la línea central en el campo:
- Excentricidad de giro mecánica y eléctrica: la lectura en CC incluye cualquier excentricidad de giro en el área objetivo de la sonda, la cual debe caracterizarse a baja velocidad para que no se confunda con un desplazamiento real de posición.
- Se aplica a cojinetes de fricción: el concepto depende de que el muñón del eje se eleve sobre una película de aceite, por lo que tiene poco sentido para rodamientos de elementos rodantes, que carecen del mismo espacio de juego para moverse.
- El contexto térmico es importante: los desplazamientos de posición son normales cuando una máquina se calienta; la señal de diagnóstico es un cambio que ocurre después se ha alcanzado el equilibrio térmico.
En máquinas críticas instaladas, el monitoreo de la línea central forma parte del sistema de protección permanente. En las muchas máquinas más pequeñas que no tienen sondas de proximidad, el trabajo equivalente de confiabilidad se realiza con un analizador portátil de dos canales como el Balanset-1A, que mide la vibración de la carcasa y el 1× amplitud y fase en los cojinetes y — cuando el fallo es desbalance — lo corrige mediante balanceo en campo el rotor en su lugar. Los dos enfoques son complementarios: la gráfica de la línea central observa dónde se asienta un rotor grande, mientras que el analizador portátil diagnostica y corrige las fuerzas dinámicas que lo mueven.
