El método del coeficiente de influencia para el equilibrio de campo
Un coeficiente de influencia es un vector complejo que contiene tanto una amplitud como un fase ángulo - que describe cómo responde un sistema de rotor a un desequilibrar. Capta el cambio en vibración en un punto de medición producido por la adición de un peso de prueba en un lugar de un plano de corrección. Dicho llanamente, el coeficiente dice: “para un peso de prueba de este tamaño, colocado en este ángulo, la vibración en el cojinete se desplazó en esta cantidad y en esta dirección”. Este par de números es el motor de la tecnología moderna. equilibrado de campo.
Su gran virtud es que permite equilibrar una máquina con precisión sin conocer las propiedades físicas del rotor: su masa, rigidez o amortiguación. Se mide la respuesta y se deja que hable por todo el sistema.
1. Definición: Qué representa un coeficiente de influencia
La vibración causada por el desequilibrio es un vector: tiene una magnitud (cuánto se mueve el rodamiento) y una dirección (la posición angular del pico respecto al eje, fijada por un tacómetro pulso). El desequilibrio también es un vector: una masa en un radio y un ángulo. El coeficiente de influencia es simplemente la relación entre ambos, la respuesta por unidad de desequilibrio aplicado, expresada en unidades como mm/s por gramo en un radio determinado. Al ser una relación entre dos vectores, es en sí mismo un vector, por lo que toda la aritmética del equilibrado es suma vectorial y división en lugar de matemáticas escalares ordinarias.
2. Por qué el método es tan eficaz
La ventaja de este enfoque es que trata la máquina como una “caja negra”. En lugar de intentar modelar teóricamente el rotor, realiza una prueba práctica para medir la respuesta única del sistema. Las ventajas son evidentes:
- Gran precisión: incluye todos los efectos dinámicos del mundo real a la vez: la rigidez de los apoyos, la flexibilidad de la estructura de soporte, el comportamiento de los cimientos y la resistencia a la flexión. fuerzas aerodinámicas - porque todos ellos ya están integrados en la respuesta medida.
- Versatilidad: funciona igualmente para plano único y complejo multiplano problemas, tanto en rígido y flexible rotores.
- Sin desmontaje: es la norma para el trabajo in situ, el equilibrado de una máquina en su estado instalado con cargas, velocidades y temperaturas de funcionamiento reales, es decir, el estado en el que funciona realmente.
3. El procedimiento monoplano, paso a paso
Para una balanza monoplano, el método sigue una secuencia clara y lógica. Cada ejecución produce un vector de vibración, y el coeficiente surge de la diferencia entre ellos.
- Ejecución inicial (Ejecución 1): con la máquina en condiciones normales de funcionamiento, mide el vector de vibración inicial - amplitud A₁ y fase P₁ - en el rodamiento. Esta es la respuesta al desequilibrio original, llámalo O.
- Prueba de peso (Prueba 2): detener la máquina y colocar un peso de prueba conocido T en una posición angular conocida, digamos 0°, en el plano de corrección.
- Mida la nueva respuesta: reinicia y lee el nuevo vector, amplitud A₂ y fase P₂. Se trata de la suma vectorial del desequilibrio original más el efecto del peso de prueba, O + T.
- Encuentra el cambio: el instrumento realiza la sustracción vectorial A₂ - A₁ para aislar el vector debido únicamente al peso de prueba, Tefecto.
- Calcula el coeficiente (α): dividir el efecto de la ponderación de la prueba por la propia ponderación de la prueba - α = Tefecto / T - que da la respuesta por unidad de desequilibrio.
- Calcula la corrección: para anular la vibración original se necesita un peso cuyo efecto sea exactamente -A₁, por lo que se requiere el peso de corrección es W = -A₁ / α.
- Instalar y verificar: retire el peso de prueba, ajuste la corrección calculada y vuelva a realizar la prueba para confirmar que la vibración ha descendido a un nivel aceptable.
El bucle completo son sólo tres vectores y dos operaciones: restar para hallar el efecto de prueba, dividir para hallar el coeficiente y, a continuación, dividir la vibración no deseada por ese coeficiente para hallar la cura.
La aritmética vectorial es fácil de hacer mal a mano, así que la mayoría de los ingenieros dejan que lo haga el software. Nuestro Calculadora del coeficiente de influencia trabaja el caso de un solo plano para usted, y el Calculadora de peso de prueba ayuda a dimensionar una primera masa de prueba razonable para que el Run 2 produzca un cambio claro y medible sin sobrecargar el rotor.
4. Equilibrado multiplano
El mismo principio se aplica a los dos planos y más allá, aunque el álgebra aumenta. Para un equilibrio en dos planos el instrumento determina cuatro coeficientes de influencia - el efecto de un peso en el plano 1 sobre cada uno de los dos cojinetes, y el efecto de un peso en el plano 2 sobre cada cojinete - captando el acoplamiento cruzado entre planos. A continuación, resuelve un conjunto de ecuaciones vectoriales simultáneas para hallar la masa y el ángulo correctos para ambos planos a la vez. Esto es lo que permite a la técnica manejar desequilibrio dinámico (de par) y, en principio, casi cualquier máquina giratoria. En el caso de los rotores flexibles que se doblan a través de una o varias velocidades críticas, la idea se amplía aún más en equilibrio modal, donde los coeficientes se miden para cada modo significativo.
5. Condiciones prácticas y dificultades
El método se basa en un supuesto clave: que el sistema es lineal y estable, para que un coeficiente medido hoy siga siendo válido mañana. A continuación se exponen varios puntos prácticos:
- Velocidad repetible: el coeficiente depende de la velocidad. Cada pasada debe ser a las mismas RPM, especialmente cerca de un velocidad crítica donde la respuesta cambia bruscamente.
- Una respuesta de prueba limpia: el peso de prueba debe cambiar la vibración suficiente para medir de forma fiable; demasiado pequeño y la resta A₂ - A₁ es inundado por el ruido.
- Condiciones estables: cambios de temperatura, carga o flojedad desplaza el coeficiente verdadero y corrompe el resultado - descarte tales fallos antes de equilibrar.
- Coeficientes almacenados: una vez conocido para una máquina determinada, un coeficiente puede reutilizarse para un equilibrio de compensación sin una nueva prueba, la base del equilibrado de una sola pasada en los rotores de producción.
Sobre el terreno, todo esto ocurre dentro de un analizador portátil de dos canales. El sitio Balanset-1A mide la amplitud y la fase 1× en cada recorrido, calcula automáticamente los coeficientes de influencia, resuelve la corrección en uno o dos planos y, a continuación, verifica la desequilibrio residual con el grado ISO 21940-11 elegido, convirtiendo la teoría anterior en unos pocos pasos guiados in situ.
