La relación entre la vibración del eje de la turbina y la vibración del rodamiento

La relación entre la vibración del eje de la turbina y la vibración del rodamiento

En las centrales térmicas, la turbina y las válvulas están estrechamente relacionadas, y las válvulas desempeñan un papel fundamental en el control y protección de la turbina durante el funcionamiento. Válvula de compuerta con sello de presión También se utilizan ampliamente en centrales térmicas y nucleares.
A continuación se muestra una breve introducción a la relación entre la vibración del eje de la turbina y la vibración del rodamiento.

Vibración del eje
La vibración del eje se refiere a la vibración radial del eje de la turbina. Actualmente, la vibración del eje de la turbina se mide comúnmente mediante sondas de corrientes parásitas. La bobina de la sonda genera un campo electromagnético de alta frecuencia cuando una corriente de alta frecuencia la atraviesa, lo que induce una corriente parásita en la superficie del muñón del eje del rotor. Esta corriente inducida se convierte en voltaje, que cambia con la distancia entre la superficie del eje y el sensor. Esto permite medir la vibración del eje. La vibración del eje generalmente se expresa como desplazamiento y se mide en micras.

Si el sensor de corrientes parásitas está fijado al rodamiento, mide la vibración relativa entre el eje y el rodamiento.
Si el sensor se fija a la base, la vibración medida se puede aproximar a la vibración absoluta del eje.
Vibración del rodamiento
La vibración del rodamiento, también conocida como vibración del muñón, es la vibración de la carcasa del rodamiento. Normalmente se mide mediante sensores de velocidad o aceleración de tipo contacto, que se fijan directamente a la tapa del cojinete o se fijan magnéticamente. Por esta razón, a veces se le llama vibración de concha o vibración de tapa. La medición se realiza principalmente en dirección vertical, seguida de la dirección horizontal, utilizando la vibración axial como referencia.

La relación entre la vibración del eje y la vibración del rodamiento
Los rotores de turbinas o generadores están sostenidos por cojinetes y la vibración del eje se transmite inevitablemente a los cojinetes. Por lo tanto, existe una correlación entre los dos, incluida la amplitud, la fase y la frecuencia.

Relación de amplitud
La relación de amplitud entre la vibración del eje y la vibración del rodamiento está influenciada significativamente por la rigidez de la carcasa del rodamiento. Típicamente:

Para soportes de rodamientos con soporte rígido (por ejemplo, rodamientos de pedestal comunes), la amplitud de la vibración del eje es aproximadamente de 3 a 6 veces mayor que la vibración del rodamiento.
Para sistemas con menor rigidez, esta relación disminuye y, en algunos casos, la vibración de los rodamientos puede exceder la vibración del eje (por ejemplo, carcasas de rodamientos de rotor de baja presión de unidades Dongfang de 60 MW con configuraciones de rodamientos de pedestal).
Relación de fase
La vibración del rodamiento generalmente se expresa como velocidad y adelanta el desplazamiento de la vibración del eje en 90° en fase. Al convertir velocidad en desplazamiento, el ángulo de fase debe ajustarse agregando 90°.

Si la vibración es causada por un desequilibrio, la fase de la masa desequilibrada tiene una relación fija con la fase de vibración del eje, y existe una relación similar con la vibración del rodamiento.
Esta correlación permite el equilibrio dinámico in situ mediante mediciones de vibración de los rodamientos.
Relación de frecuencia
Tanto las vibraciones del eje como de los rodamientos suelen tener componentes de frecuencia casi idénticos. La diferencia radica en el hecho de que la conversión de velocidad en desplazamiento da como resultado la pérdida de algunos componentes de alta frecuencia.

Para medir vibraciones de estructuras mecánicas complejas, como rodamientos, cubos de ventiladores o impulsores de bombas, los valores de velocidad se utilizan a menudo para el análisis de fallas, ya que proporcionan información espectral más rica.
Aplicaciones prácticas en turbinas domésticas
En las unidades domésticas de turbina-generador, la vibración relativa del eje se mide comúnmente, reflejando la vibración del rotor en relación con su soporte o carcasa. Una vibración alta del eje indica un gran desplazamiento del rotor desde su posición de equilibrio durante una rotación.

La vibración del rodamiento, como vibración absoluta, refleja la vibración del soporte del rodamiento en relación con la base. En el control de vibraciones de las turbinas modernas, tanto las vibraciones del eje como de los cojinetes son esenciales:

Si un rotor tiene una vibración relativa mínima del eje pero una vibración significativa del rodamiento, implica que, en relación con un sistema de coordenadas móvil fijado a la carcasa, el desplazamiento entre el eje y el sistema de soporte es pequeño, evitando el contacto directo.
Sin embargo, la tensión dinámica sobre el rotor y el sistema de soporte también depende de la amplitud de vibración de la propia carcasa. Las altas vibraciones de la carcasa y del soporte resultan inevitablemente en una alta tensión dinámica en el rotor y sus componentes.
Por lo tanto, cualquier vibración excesiva del eje o del cojinete es inaceptable durante el funcionamiento de la turbina.