Servicios de equilibrado › Turbinas y turbocompresores

Equilibrado de turbinas y turbocompresores - In situ, a velocidad de funcionamiento

Las turbinas de vapor, las turbinas de gas, las turbinas hidráulicas, los ejes principales de las turbinas eólicas y los rotores de los turbocompresores giran tan rápido que incluso las excentricidades de microgramos generan vibraciones destructivas. Nosotros las equilibramos en sus propios cojinetes, a velocidad de funcionamiento - sin desmontaje, sin envío a taller - y documentar el resultado según las normas ISO 20816 e ISO 21940-11.

Obtener el Balanset-1A Pregunte a nuestro ingeniero

Equilibrado del campo de turbinas y turbocompresores con medición de vibraciones en el alojamiento de los cojinetes

Resumiendo: Los rotores de la turbina y el turbocompresor están equilibrados en su sitio a la velocidad de funcionamiento mediante el método del coeficiente de influencia. Los sensores de vibración situados en los alojamientos de los cojinetes y un tacómetro láser miden la amplitud y la fase; el Balanset-1A calcula la masa y el ángulo de corrección exactos para uno o dos planos; tras ajustar el peso, la vibración residual se verifica con respecto a los límites de zona ISO 20816 para la clase de turbina específica y el grado G ISO 21940-11 para el rotor. Todo el proceso, desde la primera prueba hasta el resultado documentado, suele durar menos de un turno de trabajo in situ.

Señales de que la turbina o el turbocompresor están desequilibrados

Los rotores de turbina de alta velocidad amplifican drásticamente las consecuencias del desequilibrio. Estas señales de advertencia nunca deben ignorarse:

1× vibración del eje Un componente de vibración dominante a la frecuencia de funcionamiento es la firma espectral directa del desequilibrio residual del rotor y debe evaluarse con respecto a los límites de zona ISO 20816.

Aumento de la temperatura de los rodamientos Las cargas dinámicas de desequilibrio calientan los cojinetes de deslizamiento y los rodamientos más allá de su base de diseño, acelerando la degradación del aceite y acortando los intervalos de servicio.

Excitación de resonancia de las palas La vibración del eje provocada por el desequilibrio se acopla a la hilera de álabes; un cruce del diagrama de Campbell a una frecuencia natural del álabe puede fracturar un álabe.

Rozaduras de juntas y fugas de aceite Un rotor que orbita descentrado cierra holguras en un lado del anillo de estanqueidad, produciendo marcas de roce en las juntas laberínticas o de carbono y permitiendo la salida de aceite o vapor.

Disparo por sobrevibración Los modernos sistemas de protección de turbinas disparan la unidad cuando las vibraciones superan un umbral ISO 20816 Zona D. Los disparos repetidos cuando la máquina está en buen estado suelen indicar una acumulación gradual de desequilibrio.

Elevadas vibraciones tras el mantenimiento El reensamblado, la limpieza o el remontaje modifican la distribución de masas y deben ir seguidos de una comprobación del equilibrado antes de volver al servicio.

Por qué las turbinas pierden el equilibrio y cuánto cuesta

Los rotores de las turbinas funcionan a velocidades en las que se comportan como cuerpos flexibles y no como masas rígidas: se doblan ligeramente bajo su propio peso y bajo cargas aerodinámicas, de modo que el centro de masa efectivo cambia de un modo a otro. El desequilibrio se acumula a través de erosión de los álabes y acumulación de depósitos en turbinas de vapor y de gas, daños por cavitación en los rodetes hidráulicos, acumulación de hielo en las palas de los aerogeneradores, y desgaste de las juntas que modifica la masa giratoria. En los turbocompresores, los depósitos de carbono y hollín en la rueda de la turbina son la causa dominante y pueden desarrollarse en miles de horas de funcionamiento.

El coste de ignorar el desequilibrio de una turbina va mucho más allá de la sustitución de los rodamientos: los fallos por fatiga de las palas obligan a prolongar las revisiones, los roces de las juntas requieren un nuevo mecanizado de precisión y una sola parada forzosa en una central eléctrica de carga base cuesta múltiplos de todo el presupuesto anual de mantenimiento. La medición de vibraciones sobre el terreno según la norma ISO 20816 proporciona a los operarios los datos objetivos necesarios para decidir entre una intervención inmediata y un funcionamiento supervisado continuado: la diferencia entre una corrección planificada y una parada imprevista.

×10vida útil de los rodamientos cuando las vibraciones se reducen a la mitad

-70%caída típica de las vibraciones tras el equilibrado

2planos equilibrados en una sola visita

<1 turnoduración típica de un trabajo in situ

Por qué reducir a la mitad las vibraciones multiplica la vida útil de los rodamientos

ISO 281 define la vida nominal de un rodamiento como L₁₀ = (C/P)^p, donde P es la carga dinámica soportada por el rodamiento y el exponente p = 3 para los rodamientos de bolas y 10/3 para los rodamientos de rodillos. Desequilibrio residual es que la carga radial giratoria P, y la amplitud de vibración la sigue directamente - por lo que reducir la vibración a la mitad reduce P a la mitad y multiplica la vida del rodamiento por 2^p: sobre 8× para rodamientos de bolas y ~10× para rodamientos de rodillos (2^10/3 ≈ 10). Ejecute sus propios números en nuestro calculadora de vida útil de los rodamientos.

Cómo equilibramos una turbina o turbocompresor - paso a paso

El equilibrado de campo con el Balanset-1A sigue el método de los coeficientes de influencia, el mismo procedimiento que puede ejecutar usted mismo con el dispositivo. Los requisitos de precisión para las turbinas son más estrictos y los protocolos de seguridad más exigentes que para la mayoría de los demás rotores:

Mide la línea de base. Los sensores de vibración se montan en los alojamientos de los rodamientos o en los pedestales; un tacómetro láser capta el ángulo de fase del eje. Un recorrido a velocidad constante registra la amplitud y la fase de la vibración para cada plano de medición y establece la posición de la zona ISO 20816.
Añade un peso de prueba. Se coloca una pesa de prueba mecanizada con precisión en una posición radial conocida del plano de equilibrado, normalmente una ranura en forma de círculo de pernos o una cavidad en la punta de la pala. El rotor vuelve a funcionar a la misma velocidad para que el instrumento capte la respuesta del sistema.
Deja que el aparato calcule. El Balanset-1A aplica la matriz de coeficientes de influencia para determinar la masa de corrección exacta y la posición angular para cada plano, con el objetivo del grado G ISO 21940-11 más ajustado que permita la geometría del rotor.
Ajustar los pesos correctores. Las masas de corrección se instalan en la posición calculada y se retira el peso de prueba. El cambio de masa neto se registra para la documentación y trazabilidad del OEM.
Verificar con la norma ISO 20816. Una ejecución final a velocidad de funcionamiento confirma que el valor eficaz de banda ancha y la amplitud síncrona 1× se encuentran dentro de la zona de aceptación ISO 20816 aplicable. Los resultados se guardan en el informe del trabajo.

Lo que equilibramos

Rotores de turbinas de vapor industriales (contrapresión y condensación)
Secciones de potencia de turbina de gas y rodetes del compresor
Rodetes hidroeléctricos Francis, Kaplan y Pelton
Conjuntos de eje principal de aerogenerador
Turbina del turbocompresor y ruedas del compresor
Rotores expansores de microturbinas y ORC
Rodetes de turbosoplantes y compresores de alta velocidad
Rotores axiales y radiales para bancos de pruebas de turbinas

Tolerancias y normas - Familia ISO 20816

ISO 20816 es la norma definitiva en varias partes para evaluar las vibraciones mecánicas de las máquinas mediante mediciones en piezas no giratorias (alojamientos de cojinetes, pedestales). Cada parte cubre una clase específica de turbina y define cuatro zonas de severidad (A-D) para la velocidad RMS de banda ancha o el desplazamiento:

ISO 20816-2 - Turbinas y generadores de vapor terrestres de más de 50 MW. Los umbrales de la zona A/B suelen ser de 2,3 y 4,5 mm/s RMS; la zona D (disparo) suele ser de 7,1 mm/s.
ISO 20816-4 - Turbinas de gas con potencias superiores a 3 MW, incluidas las unidades aeroderivativas industriales. Establece límites separados para la vibración del alojamiento del cojinete y el desplazamiento relativo del eje.
ISO 20816-5 - Máquinas hidráulicas (bombas y turbinas) en centrales eléctricas, incluidos los rodetes Francis, Kaplan y Pelton. Las zonas de vibración tienen en cuenta tanto la excitación hidráulica como el desequilibrio mecánico.
ISO 20816-21 - Turbinas eólicas terrestres y marinas. Abarca las vibraciones de los rodamientos principales, la multiplicadora y el generador evaluadas durante el funcionamiento normal.

Las tolerancias de equilibrado del rotor para todos los tipos de turbinas se rigen por ISO 21940-11 Grados G. Las turbinas de alta velocidad suelen requerir G 1,0 o G 2,5; las ruedas del turbocompresor a 100 000-300 000 RPM pueden exigir G 0.4. Nuestras mediciones Balanset-1A le proporcionan los datos necesarios para demostrar el cumplimiento tanto de los límites de aceptación de vibraciones de la norma ISO 20816 como de los límites de desequilibrio residual de la norma ISO 21940-11 en una sola sesión in situ.

Para la seguridad de resonancia de las palas, los cruces a velocidad crítica se trazan utilizando la metodología del diagrama de Campbell; nuestro calculadora de frecuencia de álabes de turbina le permite comprobar si alguna frecuencia natural de las palas se encuentra dentro del intervalo de velocidad de funcionamiento antes de la puesta en servicio o después de un cambio de pala.

Balanset-1A: kit completo de equilibrado de campo para turbinas

Todo lo que aparece en esta página se hace con un instrumento portátil: el Balanset-1A. Es un equilibrador dinámico de dos canales y un analizador de vibraciones que equilibra los rotores de turbinas y turbocompresores. en sus propios cojinetes, a la velocidad de funcionamiento, mediante el método del coeficiente de influencia de 3 carreras, el software calcula la masa y el ángulo de corrección exactos y guarda un informe.

Kit completo de equilibrado Balanset-1A con sensores, tacómetro láser, báscula y maletín

Contenido del kit completo

€1,975 - Kit completo, en stock, factura con IVA

Unidad de medición de interfaz (USB, 2 canales)
Dos acelerómetros de vibraciones (cable de 4 m, 10 m opcional)
Tacómetro láser / sensor óptico de fase (50-500 mm)
Soporte magnético para el sensor
Balanza digital para pesos de prueba y corrección
Software de equilibrado y análisis para Windows
Maleta de transporte de plástico

Ver el Balanset-1A Pregunte a nuestro ingeniero

Recomendado

Kit completo

Unidad - 2 sensores - tacómetro láser - soporte magnético - balanza digital - software - maletín de transporte. Todo lo necesario para empezar a equilibrar turbinas nada más sacarlo de la caja.

Fabricante de equipos originales (OEM)

Juego OEM

Unidad - 2 sensores - tacómetro láser - software. Para integradores que ya disponen de soporte, báscula y maletín, o que integran la unidad en una equilibradora.

Principales especificaciones técnicas
Parámetro	Valor
Canales de medición	2 (equilibrado en uno y dos planos)
Rango de velocidad de vibración	0,05–100 mm/s
Rango de frecuencia	5-300 Hz
Precisión de la medición	±5% de fondo de escala
Método	Coeficiente de influencia con 3 mediciones (1 o 2 planos)
Análisis	Amplitud y fase a 1×, espectro FFT y forma de onda, informes guardados
Computadora portátil	No incluido (PC con Windows, disponible previa solicitud)

✓ En stock✓ DHL Portugal 35 €✓ DHL en todo el mundo 110 €✓ 2 años de garantía✓ Factura IVA✓ Asistencia técnica

Equilibrado de turbinas y turbocompresores sobre el terreno

Rotor de turbocompresor preparado para el equilibrado de campo con Balanset-1A

Rotor en la configuración de equilibrado

Un turborotor de alta velocidad instrumentado para el equilibrado de campo en dos planos con el Balanset-1A.

Medición de las vibraciones del rotor de la turbina en el alojamiento del rodamiento

Medición de vibraciones en el rodamiento

El sensor y el tacómetro láser del rodamiento captan la amplitud y la fase 1× a velocidad de marcha.

Equilibrado de campo frente a máquina equilibradora: ¿cuál es la correcta?

Comparación: equilibrado in situ en el campo frente a equilibradora de taller
Criterio	Equilibrado de campo (Balanset-1A)	Equilibradora de taller
Es necesario desmontar el rotor	No - equilibrado en su sitio	Sí - desmontaje completo
Condiciones reales de funcionamiento	Sí: velocidad real, rodamientos reales	No - baja velocidad, soportes diferentes
Falta del tiempo	De horas a un turno	De días a semanas
Efectos del rotor flexible captados	Sí - flexión a velocidad incluida	No en el ensayo de taller a baja velocidad
Verificación de vibraciones ISO 20816	Integrado en el procedimiento	Paso separado tras el reensamblaje
Corrección en dos planos	Sí (ambos planos simultáneamente)	Sí
Portátil: en cualquier sitio	Sí, cabe en una bolsa de transporte	Sólo taller fijo
Coste típico por trabajo	Bajo (sin transporte, sin grúa)	Alta (logística + tiempo de taller)

Calculadoras de turbinas gratuitas

ISO 20816-2 vibración de la turbina de vapor ISO 20816-4 vibración de turbinas de gas ISO 20816-5 Vibración de máquinas hidráulicas ISO 20816-21 Vibraciones de los aerogeneradores Frecuencia de los álabes de la turbina (Campbell) Desequilibrio residual (ISO 1940) Calculadora de vida útil de rodamientos

Preguntas frecuentes sobre el equilibrado de turbinas

¿Se puede equilibrar el rotor de una turbina sobre el terreno o se necesita una máquina equilibradora?

Muchos rotores de turbinas industriales pueden equilibrarse in situ utilizando el método del coeficiente de influencia. El equilibrado in situ se realiza a la velocidad de funcionamiento real y en las condiciones de rodamiento, lo que suele ser más representativo que el equilibrado en taller a baja velocidad en diferentes soportes. Balanset-1A se encarga de los cálculos en dos planos y produce un resultado conforme a la norma ISO. Para rotores de muy alta velocidad, por encima de varios cientos de metros por segundo de velocidad de punta, puede ser necesario un equilibrado suplementario a baja velocidad en un pozo de vacío, pero el equilibrado fino sobre el terreno después del montaje es una práctica habitual.

¿Qué parte de la norma ISO 20816 se aplica a mi turbina?

Utilice la norma ISO 20816-2 para las grandes turbinas de vapor y generadores terrestres de más de 50 MW. La norma ISO 20816-4 se aplica a las turbinas de gas industriales de más de 3 MW. La norma ISO 20816-5 se aplica a las turbinas hidráulicas y a las turbinas-bomba de las centrales eléctricas. La norma ISO 20816-21 regula las vibraciones del tren motriz de las turbinas eólicas. Para las máquinas más pequeñas no cubiertas explícitamente, las normas ISO 20816-3 (máquinas industriales de 15-300 kW) o ISO 20816-1 (general) proporcionan el marco. Nuestras cinco calculadoras aplican directamente los umbrales de zona de cada parte.

¿Qué grado de equilibrio necesita un turbocompresor?

Las ruedas de los turbocompresores de automoción suelen requerir G 0,4 o más estricto, ya que giran a 100 000-300 000 RPM e incluso las excentricidades de microgramos generan cargas medibles en los rodamientos. Los turbocompresores industriales que giran a 10 000-30 000 RPM suelen equilibrarse a G 1,0 o G 2,5. La calculadora de desequilibrio residual convierte la masa y la velocidad del rotor en un valor exacto en g-mm para cualquier grado G.

Mi turbina se dispara por sobrevibración después de cada revisión importante, ¿por qué?

El reensamblaje tras una revisión casi siempre desplaza el centro de masas del rotor, ya que las palas sustituidas, las nuevas juntas y los tornillos reapretados modifican el estado de equilibrado. La comprobación del equilibrado, y su corrección en caso necesario, es un paso obligatorio de la puesta en servicio después de cualquier revisión importante de una turbina, no un extra opcional. Los límites de zona de la norma ISO 20816 le ofrecen un criterio de aceptación claro antes de volver al servicio.

¿Puede el Balanset-1A medir las vibraciones del alojamiento del rodamiento según la norma ISO 20816?

Sí, el Balanset-1A registra la vibración en mm/s RMS, que es la cantidad que utiliza la norma ISO 20816 para la clasificación de zonas en los soportes de rodamientos. Coloque el sensor de vibraciones en el alojamiento del rodamiento, haga funcionar la máquina a la velocidad normal y lea el resultado comparándolo con la tabla de zonas de la pieza correspondiente, o utilice una de las cinco calculadoras de turbinas de esta página para realizar la comparación automáticamente.

¿Cómo sé si debo equilibrar en un plano o en dos?

Los rotores cuya longitud axial es inferior a la mitad del diámetro (tipo disco) suelen equilibrarse en un solo plano. Los rotores más largos (la mayoría de las turbinas, compresores multietapa y turbocompresores con ruedas de turbina y compresor) necesitan una corrección en dos planos para eliminar el desequilibrio estático y dinámico. El Balanset-1A admite ambos modos; elija dos planos si observa que la fase de vibración difiere significativamente entre las dos posiciones de los cojinetes.

Aprender la teoría

Equilibrado en campo Grados de calidad de equilibrado Equilibrado dinámico Resonancia de la hoja Desequilibrio residual Equilibrado en dos planos

Evalúe y equilibre su turbina según la norma ISO

Balanset-1A mide las vibraciones del alojamiento de los rodamientos según la norma ISO 20816 y realiza el equilibrado de campo en dos planos según la norma ISO 21940-11, lo que le proporciona tanto el diagnóstico como la corrección en un único instrumento portátil, con un resultado documentado para cada trabajo.

Ver el Balanset-1A Hacer una pregunta en el foro