Comprensión de la línea central del eje en la monitorización de vibraciones
En la supervisión de maquinaria con sondas de proximidad, el posición de la línea central del eje es la posición media, o en estado estacionario, del centro geométrico del eje dentro de su juego de cojinete de película fluida. Mientras que un vibración la medición -el componente de CA de la señal- describe el rápido movimiento dinámico del eje en torno a esa posición media, la medición de la línea central -el componente CC- describe donde dónde se sitúa realmente esa posición media dentro del rodamiento. El seguimiento de cómo se desplaza esa posición de CC a lo largo del tiempo proporciona algunos de los datos más valiosos de que se dispone sobre la carga, la alineación y el desgaste a largo plazo de los rodamientos, todos los cuales un parcela orbital por sí solo pasaría por alto.
1. Por qué es importante la posición de la línea central
Un rotor en un cojinete de muñón no se encuentra en el centro de su agujero. En reposo, se encuentra en la parte inferior de la holgura; una vez en marcha, asciende por la cuña hidrodinámica de aceite y se asienta en una posición excéntrica desplazada que se rige por la velocidad, la carga, la viscosidad del aceite y las fuerzas que se introducen a través del acoplamiento. Esa posición de equilibrio es una lectura directa y física de las fuerzas estacionarias que actúan sobre el rotor. La vibración indica la violencia con la que se sacude el eje; la línea central indica dónde se empuja. Ambas responden a preguntas fundamentalmente diferentes, y un diagnóstico completo de una máquina de película fluida necesita ambas.
2. Cómo se mide la posición de la línea central del eje
La posición se obtiene a partir de la salida de tensión continua de un par de sondas de proximidad X-Y: dos sondas montadas a 90 grados en el mismo plano axial. El proceso es el siguiente:
- Tensión de separación de la sonda: El excitador de cada sonda de proximidad emite una tensión continua negativa directamente proporcional a la distancia entre la punta de la sonda y la superficie del eje. Una calibración habitual es de -200 mV/mil, por lo que la tensión es más negativa a medida que el eje se aleja de la sonda. Ajustar y comprobar correctamente la separación de polarización es un paso rutinario de la puesta en servicio, y nuestro Calculadora de voltaje de separación de sondas de proximidad facilita la conversión.
- Puesta a cero de la posición: Para establecer una referencia, las tensiones de separación de CC suelen ponerse a cero o registrarse con el eje en reposo en la parte inferior de su cojinete.
- Seguimiento de la posición media: A medida que la máquina arranca y alcanza la velocidad y temperatura de funcionamiento, el eje se eleva sobre su película de aceite hidrodinámico. El sistema supervisa continuamente las tensiones medias de CC de las sondas X e Y.
- Trazar la posición: Al trazar las tensiones continuas X e Y entre sí, el sistema de supervisión muestra la posición media del eje en un gráfico 2D que representa la holgura total del cojinete.
Dado que la medición se basa en el contenido de CC de un corrientes de Foucault requiere un par de sondas instaladas permanentemente y un monitor capaz de resolver la lenta tendencia de CC, no una sonda portátil acoplada a CA. desplazamiento lectura. Esta es la razón por la que la supervisión de la línea central es una característica de los sistemas de protección de turbomaquinaria instalados y no de los recorridos a pie.
3. El valor diagnóstico de un trazado de la línea central del eje
A gráfico de la línea central del eje muestra la trayectoria de la posición media del eje a medida que cambia la velocidad o la carga de la máquina. En turbomaquinaria es una potente herramienta de diagnóstico, y revela varias condiciones que los datos de vibración por sí solos no pueden revelar.
1. Confirmación del funcionamiento normal del cojinete
Al arrancar, un rotor sano en un rodamiento de película fluida se eleva y se desplaza lateralmente a medida que se desarrolla la cuña hidrodinámica de aceite, resultado de la geometría del rodamiento y del sentido de giro. La trayectoria que traza en el trazado de la línea central debe ser suave y repetible cada vez que arranca la máquina. Una trayectoria consistente confirma que los rodamientos están generando la elevación adecuada y que el rotor está correctamente posicionado dentro de su holgura.
2. Diagnóstico del desgaste de los cojinetes
A medida que un rodamiento se desgasta, el eje se asienta gradualmente cada vez más abajo dentro de su juego. Al superponer la posición actual de la línea central a la posición registrada hace un año, un analista puede ver claramente la tendencia y predecir cuándo será necesario sustituir el rodamiento, mucho antes de que desgaste de los rodamientos comienza a producir altas vibraciones. La línea central es, en efecto, un canal de alerta temprana que lidera la tendencia de la vibración.
3. Detección de cambios en la alineación o la carga
La posición del eje viene determinada por las fuerzas que actúan sobre él. Si la alineación de una máquina cambia (debido al crecimiento térmico, la tensión de las tuberías o el asentamiento de los cimientos), las fuerzas del cojinete cambian y la posición de la línea central se desplaza en respuesta. Un cambio repentino en la posición de la línea central durante un funcionamiento estable es una señal clara de un cambio significativo en las fuerzas sobre el rotor y justifica una investigación inmediata. Es uno de los indicadores de campo más claros del desarrollo de desalineación o un curvatura térmica del eje, y una útil comprobación cruzada en base condición.
4. Identificación de inestabilidades en el cojinete
En determinadas condiciones, el eje nunca se asienta en una posición estable y, en su lugar, comienza a precesar, o dar latigazos, dentro del rodamiento. Esta condición — remolino de aceite o látigo de aceite, una forma de inestabilidad del rotor - aparece como una excursión grande e inestable en el trazado de la línea central, distinta de la trayectoria ordenada y repetible de una máquina sana. Lea junto con el torbellino firma en el espectro, confirma un problema autoexcitado más que forzado.
4. Posición de la línea central frente a la órbita
Es esencial distinguir los dos trazados que puede producir un mismo par de sondas de proximidad, porque se leen de formas completamente distintas:
- En gráfico de la línea central del eje utiliza el Voltaje de CC para mostrar el media posición del eje. Es la herramienta adecuada para los cambios lentos en el tiempo -tendencias- y para el comportamiento durante puesta en marcha y parada.
- En trazado de la órbita del eje utiliza el voltaje de CA para mostrar el movimiento dinámico del eje en torno a su posición central media. Es la herramienta adecuada para diagnosticar fallos dinámicos específicos como desequilibrio y desalineación.
Uno capta la lenta deriva del punto de equilibrio; el otro, el rápido bamboleo a su alrededor. Utilizados conjuntamente, proporcionan una imagen completa y detallada de la salud del rotor y de su comportamiento en el interior de sus cojinetes.
5. Notas prácticas y limitaciones
Hay algunas realidades que condicionan el uso de los datos de las líneas centrales sobre el terreno:
- Desviación mecánica y eléctrica: la lectura de CC incluye cualquier desviación radial en la zona objetivo de la sonda, que debe caracterizarse a baja velocidad para que no se confunda con un auténtico desplazamiento de posición.
- Se aplica a los cojinetes de película fluida: el concepto depende de un gorrón que se eleva sobre una película de aceite, por lo que tiene poco sentido para los rodamientos de elementos rodantes, que carecen del mismo espacio libre en el que moverse.
- El contexto térmico importa: los cambios de posición son normales a medida que la máquina se calienta; la señal de diagnóstico es un cambio que se produce después de se ha alcanzado el equilibrio térmico.
En las máquinas críticas instaladas, la supervisión de la línea central vive dentro del sistema de protección permanente. En las numerosas máquinas más pequeñas que no disponen de sondas de proximidad, el trabajo de fiabilidad equivalente 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 rodamientos y, cuando el fallo es de desequilibrio, lo corrige mediante equilibrado de campo el rotor en su sitio. Los dos enfoques son complementarios: el trazado de la línea central vigila dónde se asienta un gran rotor, mientras que el analizador portátil diagnostica y soluciona las fuerzas dinámicas que lo mueven.
