Comprensione della eccentricità dell'albero nell'analisi delle vibrazioni

Definizione: Che cosa è il Runout?

Esaurire è un termine generico per indicare le imperfezioni di un rotore che producono un segnale una volta per giro (1x), anche quando il rotore ruota a una velocità molto bassa, dove le forze dinamiche come lo sbilanciamento sono trascurabili. È una misura della variazione totale o della deviazione di una superficie rotante da un cerchio perfetto, rispetto alla vera linea centrale dell'albero. Una sfida fondamentale nell'analisi delle vibrazioni è che il runout può apparire esattamente come uno sbilanciamento nei dati di vibrazione, ma non è un problema correlato alla massa e quindi non può essere risolto tramite bilanciamento.

Tipi di runout: una distinzione fondamentale

È fondamentale distinguere tra i due principali tipi di runout:

1. Eccentricità meccanica

L'eccentricità meccanica è un vero imperfezione fisica o geometrica dell'albero. Significa che la superficie dell'albero non è perfettamente rotonda o non è perfettamente centrata sul suo asse di rotazione. Le cause più comuni includono:

• Ovalizzazione: Il perno dell'albero è leggermente ovale o presenta altre imperfezioni di forma dovute alla lavorazione.
• Eccentricità: Un componente, come una puleggia o un ingranaggio, viene lavorato o montato leggermente decentrato rispetto alla linea centrale dell'albero.
• Asta piegata o arcuata: Una curvatura permanente dell'albero farà sì che la sua superficie si muova avanti e indietro rispetto a un punto fisso durante la rotazione.

La scentratura meccanica può essere misurata direttamente utilizzando un comparatore a quadrante, ruotando lentamente l'albero manualmente.

2. Esaurimento elettrico

L'esaurimento elettrico non è un difetto fisico ma piuttosto un errore di misura che avviene esclusivamente senza contatto sonde di prossimità a correnti parassiteQueste sonde funzionano creando un campo magnetico e rilevando le variazioni sulla superficie dell'albero. Se la superficie dell'albero presenta variazioni localizzate nelle sue proprietà magnetiche o elettriche, la sonda produrrà un segnale fluttuante anche se la distanza tra albero e sonda è perfettamente costante.

Le cause di interruzione elettrica includono:

• Variazioni nella permeabilità del materiale: Un punto magnetico localizzato sull'albero può generare un forte segnale 1x. Questo può accadere se l'albero viene magnetizzato accidentalmente, ad esempio da un indicatore a quadrante con base magnetica.
• Modifiche nella finitura superficiale: Graffi, ammaccature o segni di utensili nell'“area di visualizzazione” della sonda.
• Composizione del materiale incoerente: Variazioni nelle proprietà della lega o metallurgiche del materiale dell'albero.

La dispersione elettrica è invisibile a un indicatore a quadrante, ma rappresenta una fonte significativa di errore nel monitoraggio delle vibrazioni delle turbomacchine.

Perché il runout è un problema per la diagnostica e il bilanciamento

Il segnale generato da entrambi i tipi di eccentricità si verifica a una velocità pari a 1x la velocità di rotazione dell'albero, che è la stessa frequenza dello sbilanciamento. Ciò crea un problema importante:

• Può essere confuso con uno squilibrio: Un analista potrebbe rilevare un picco di vibrazione elevato pari a 1x e diagnosticarlo erroneamente come squilibrio, portando a tentativi di bilanciamento inutili e inefficaci.
• Interferisce con l'equilibrio: Il segnale di eccentricità si aggiunge al segnale di squilibrio reale. Per eseguire un bilanciamento accurato, la componente di eccentricità deve essere misurata e sottratta vettorialmente dal segnale di vibrazione totale per isolare la vera risposta dinamica.

Compensazione del runout: il vettore Slow-Roll

Per risolvere questo problema, gli analisti utilizzano una tecnica chiamata compensazione per esaurimentoSi tratta di un passaggio fondamentale nell'analisi di qualsiasi macchina monitorata con sonde di prossimità.

1. Rotolo lento: La macchina funziona a una velocità molto bassa (in genere 200-500 giri/min), dove le forze centrifughe dovute allo squilibrio sono insignificanti.
2. Misurare il vettore di slow-roll: Il vettore di vibrazione 1x (ampiezza e fase) misurato a questa bassa velocità è quasi interamente dovuto al runout. Questo è chiamato vettore "slow-roll" o "runout".
3. Sottrai il vettore: Questo vettore di rotolamento lento viene quindi memorizzato e sottratto vettorialmente dal vettore di vibrazione 1x misurato all'elevata velocità operativa della macchina.

Il risultato è il vettore 1x compensato per eccentricità, che rappresenta il vero movimento dinamico dell'albero dovuto allo squilibrio e ad altre forze rotordinamiche. Questo valore compensato è quello che dovrebbe essere utilizzato per una diagnosi accurata e per il calcolo dei pesi di correzione dell'equilibrio.

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