¿Qué es la desaceleración en el análisis de maquinaria rotativa? • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, desbrozadoras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores. ¿Qué es la desaceleración en el análisis de maquinaria rotativa? • Equilibrador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, desbrozadoras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores.

¿Qué es la desaceleración en el análisis de maquinaria rotativa?

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Comprensión del análisis de la desaceleración en maquinaria rotativa

Definición: ¿Qué es Coastdown?

descenso (También llamada desaceleración o parada) es el proceso de permitir que una máquina rotativa reduzca su velocidad desde la velocidad de operación hasta detenerse sin aplicar frenado activo, confiando en la desaceleración natural producida por la fricción, la resistencia del aire y otras pérdidas. En el contexto de dinámica del rotor y análisis de vibraciones, una prueba de desaceleración es un procedimiento de diagnóstico donde vibración Los datos se registran continuamente a medida que la máquina desacelera, proporcionando información valiosa sobre velocidades críticas, frecuencias naturales, y características dinámicas del sistema.

Las pruebas de desaceleración son una herramienta fundamental para la puesta en marcha de nuevos equipos, la resolución de problemas de vibración y la validación de modelos dinámicos de rotores.

Finalidad y aplicaciones

1. Identificación de la velocidad crítica

El objetivo principal de las pruebas de desaceleración es identificar las velocidades críticas:

  • A medida que la velocidad disminuye al pasar por cada velocidad crítica, la amplitud de vibración alcanza su punto máximo.
  • picos en amplitud vs. gráfico de velocidad marca las velocidades críticas
  • Acompañamiento de 180° fase El cambio confirma la resonancia
  • En una sola prueba se pueden identificar múltiples velocidades críticas.

2. Medición de la frecuencia natural

Las velocidades críticas corresponden a las frecuencias naturales:

  • La primera velocidad crítica se produce en la primera frecuencia natural.
  • Segundo crítico en la segunda frecuencia natural, etc.
  • Proporciona verificación experimental de las predicciones analíticas.
  • Se utiliza para validar modelos de elementos finitos

3. Determinación de la amortiguación

La nitidez de los picos de resonancia revela el sistema mojadura:

  • Los picos altos y pronunciados indican una baja amortiguación.
  • Los picos amplios y bajos indican una alta amortiguación.
  • La relación de amortiguamiento se puede calcular a partir del ancho y la amplitud del pico.
  • Fundamental para predecir los niveles de vibración durante el funcionamiento futuro.

4. Evaluación de la distribución desequilibrada

  • Las relaciones de fase a velocidades críticas revelan desequilibrar distribución
  • Puede identificar el desequilibrio estático frente al de par.
  • Ayuda a planificar una estrategia de equilibrio.

Procedimiento de prueba de desaceleración

Preparación

  1. Instalar sensores: Lugar acelerómetros o transductores de velocidad en ubicaciones de cojinetes en direcciones horizontales y verticales
  2. Instalar tacómetro: Sensor óptico o magnético para controlar la velocidad de rotación y proporcionar una referencia de fase
  3. Configurar la adquisición de datos: Configura la grabación continua con una frecuencia de muestreo adecuada.
  4. Definir rango de velocidad: Rango típico desde la velocidad de funcionamiento hasta 10-20% de velocidad de funcionamiento o hasta que la máquina se detenga.

Ejecución

  1. Estabilizar a velocidad de funcionamiento: Funcionar a velocidad normal hasta alcanzar el equilibrio térmico y una vibración constante.
  2. Iniciar desaceleración: Desconectar la alimentación (motor, turbina, etc.) y permitir la desaceleración natural.
  3. Monitoreo continuo: Registre la amplitud, la fase y la velocidad de la vibración durante toda la desaceleración.
  4. Monitoreo de seguridad: Esté atento a vibraciones excesivas que indiquen resonancias o inestabilidades inesperadas.
  5. Desaceleración completa: Continúa grabando hasta que la máquina se detenga o alcance la velocidad mínima de interés.

Parámetros de recopilación de datos

  • Frecuencia de muestreo: Suficientemente alta para capturar todas las frecuencias de interés (normalmente de 10 a 20 veces la frecuencia máxima).
  • Duración: Depende de la inercia del rotor; puede variar de 30 segundos a 10 minutos.
  • Medidas: Amplitud, fase y velocidad de vibración en todas las ubicaciones de los sensores
  • Muestreo sincrónico: Datos muestreados a incrementos angulares constantes para el análisis de orden

Análisis y visualización de datos

Diagrama de Bode

La visualización estándar para los datos de desaceleración es la Diagrama de Bode:

  • Gráfico superior: Amplitud de vibración frente a velocidad
  • Gráfico inferior: Ángulo de fase frente a velocidad
  • Firma de velocidad crítica: Pico de amplitud con el correspondiente desplazamiento de fase de 180°
  • Múltiples parcelas: Gráficos separados para cada ubicación y dirección de medición.

Parcela de cascada

Gráficos de cascada proporcionar visualización 3D:

  • Eje X: Frecuencia (Hz u órdenes)
  • Eje Y: Velocidad (RPM)
  • Eje Z (color): Amplitud de vibración
  • 1× Componente: Aparece como una línea diagonal que sigue la velocidad
  • Frecuencias naturales: Aparecen como líneas horizontales (frecuencia constante)
  • Puntos de intersección: Donde la línea 1× cruza la línea de frecuencia natural = velocidad crítica

Diagrama polar

  • Vectores de vibración representados gráficamente a múltiples velocidades
  • Patrón espiral característico a medida que la velocidad disminuye al pasar por velocidades críticas.
  • Los cambios de fase son claramente visibles.

Pruebas de desaceleración frente a pruebas de aceleración

Ventajas de la desaceleración

  • No requiere alimentación externa: Simplemente desconecte el accionamiento y deje que la máquina funcione por inercia.
  • Desaceleración más lenta: Más tiempo a cada velocidad, mejor resolución
  • Más seguro: El sistema pierde energía de forma natural en lugar de ganarla.
  • Menos estrés: Se superaron velocidades críticas con energía decreciente.

Ventajas de la carrera

  • Aceleración controlada: Puede controlar la velocidad mediante velocidades críticas.
  • Parte de una puesta en marcha normal: Datos recopilados durante el inicio rutinario
  • Condiciones activas: Cargas de proceso presentes, más representativas de la operación

Consideraciones comparativas

  • Efectos de la temperatura: Arranque realizado en frío; desaceleración desde condiciones de funcionamiento en caliente
  • Rigidez del rodamiento: Puede diferir entre caliente (descenso) y frío (avance).
  • Fricción y amortiguación: Dependiente de la temperatura, afectando las amplitudes máximas
  • Comparación de datos: Las diferencias entre los datos de aceleración y desaceleración pueden revelar efectos térmicos o de carga.

Aplicaciones y casos de uso

Puesta en marcha de nuevos equipos

  • Verificar que las velocidades críticas coincidan con las predicciones de diseño.
  • Confirmar márgenes de separación adecuados
  • Validar modelos de dinámica de rotores
  • Establecer datos de referencia para el futuro.

Solución de problemas de vibración

  • Determinar si la alta vibración está relacionada con la velocidad (resonancia).
  • Identificar velocidades críticas previamente desconocidas
  • Evaluar los efectos de las modificaciones o reparaciones
  • Distinga la resonancia de otras fuentes de vibración

Procedimientos de equilibrado

  • Para rotores flexibles, La función de desaceleración identifica qué modos necesitan equilibrarse.
  • Determina las velocidades de equilibrado adecuadas.
  • Verifica la mejora después equilibrio modal

Verificación de modificaciones

  • Tras el cambio de rodamientos, verifique los cambios de velocidad críticos.
  • Tras cambios en la masa o la rigidez, confirme los cambios previstos en la frecuencia natural.
  • Compara los datos antes y después de la desaceleración para cuantificar la mejora.

Mejores prácticas para las pruebas de desaceleración

Consideraciones de seguridad

  • Asegúrese de que todo el personal esté al tanto de que la prueba está en curso.
  • Vigile atentamente las vibraciones para detectar resonancias inesperadas.
  • Disponer de capacidad de parada de emergencia
  • Despeje el área alrededor del equipo durante la prueba.
  • Si se produce una vibración excesiva, considere realizar una parada de emergencia en lugar de completar la desaceleración.

Calidad de los datos

  • Tasa de desaceleración adecuada: Ni demasiado rápido (datos insuficientes a cada velocidad) ni demasiado lento (cambios térmicos durante la prueba).
  • Condiciones estables: Minimizar los cambios en las variables del proceso durante la prueba
  • Ejecuciones múltiples: Realizar 2-3 desaceleraciones para verificar la repetibilidad
  • Todas las ubicaciones de medición: Registre los datos en todos los rumbos simultáneamente.

Documentación

  • Registrar las condiciones de funcionamiento (temperatura, carga, configuración).
  • Captura datos completos de vibración y velocidad
  • Generar gráficos de análisis estándar (Bode, cascada, polar)
  • Identifique y marque todas las velocidades críticas encontradas.
  • Comparar con las predicciones de diseño o los datos de pruebas anteriores.
  • Archivo de datos para futuras consultas

Interpretación de los resultados

Identificación de velocidades críticas

  • Busque picos de amplitud en el diagrama de Bode.
  • Confirmar con un cambio de fase de 180°
  • Observe la velocidad a la que se produce el pico
  • Calcular el margen de separación a partir de la velocidad de funcionamiento

Evaluación de la gravedad

  • Amplitud máxima: ¿Qué altura alcanza la vibración a la velocidad crítica?
  • Máxima nitidez: Un pico pronunciado indica baja amortiguación, un problema potencial.
  • Proximidad operativa: ¿Qué tan cerca está la velocidad de operación de las velocidades críticas?
  • Aceptabilidad: Normalmente se requiere un margen de separación de ±15-20%

Análisis avanzado

  • Extracto formas modales a partir de mediciones multipunto
  • Calcular los coeficientes de amortiguamiento a partir de las características máximas
  • Identificar los modos de giro hacia adelante y hacia atrás
  • Comparar con Diagrama de Campbell predicciones

Las pruebas de desaceleración son una herramienta de diagnóstico esencial en la dinámica de rotores, ya que proporcionan datos empíricos que complementan las predicciones analíticas y revelan el comportamiento dinámico real de la maquinaria rotativa en condiciones reales de funcionamiento.

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