A relação entre a vibração do eixo da turbina e a vibração do rolamento

A relação entre a vibração do eixo da turbina e a vibração do rolamento

Nas usinas termelétricas, a turbina e as válvulas estão intimamente relacionadas, e as válvulas desempenham um papel crítico no controle e proteção da turbina durante a operação. Válvula de vedação de pressão também são amplamente utilizados em usinas térmicas e nucleares.
Abaixo está uma breve introdução à relação entre a vibração do eixo da turbina e a vibração do rolamento.

Vibração do eixo
A vibração do eixo refere-se à vibração radial do eixo da turbina. Atualmente, a vibração do eixo da turbina é comumente medida usando sondas de correntes parasitas. A bobina na sonda gera um campo eletromagnético de alta frequência quando uma corrente de alta frequência passa por ela, induzindo uma corrente parasita na superfície do munhão do eixo do rotor. Esta corrente induzida é convertida em tensão, que muda com a distância entre a superfície do eixo e o sensor. Isto permite a medição da vibração do eixo. A vibração do eixo é normalmente expressa como deslocamento e medida em mícrons.

Se o sensor de correntes parasitas estiver fixado ao rolamento, ele mede a vibração relativa entre o eixo e o rolamento.
Se o sensor estiver fixado na fundação, a vibração medida pode ser aproximada como a vibração absoluta do eixo.
Vibração do Rolamento
A vibração do rolamento, também conhecida como vibração do munhão, é a vibração da carcaça do rolamento. Geralmente é medido usando sensores de velocidade ou aceleração do tipo contato, que são fixados diretamente na tampa do mancal ou fixados magneticamente. Por esta razão, às vezes é chamada de vibração de casca ou vibração de tampa. A medição é realizada principalmente na direção vertical, seguida pela direção horizontal, com a vibração axial usada como referência.

A relação entre vibração do eixo e vibração do rolamento
Os rotores da turbina ou gerador são sustentados por mancais e a vibração do eixo é inevitavelmente transmitida aos mancais. Portanto, existe uma correlação entre os dois, incluindo amplitude, fase e frequência.

Relação de Amplitude
A relação de amplitude entre a vibração do eixo e a vibração do rolamento é significativamente influenciada pela rigidez da caixa do rolamento. Tipicamente:

Para mancais com suporte rígido (por exemplo, rolamentos de pedestal comuns), a amplitude de vibração do eixo é aproximadamente 3 a 6 vezes maior que a vibração do rolamento.
Para sistemas com menor rigidez, essa relação diminui e, em alguns casos, a vibração do rolamento pode exceder a vibração do eixo (por exemplo, caixas de rolamento de rotor de baixa pressão de unidades Dongfang 60 MW com configurações de rolamento de pedestal).
Relacionamento de Fase
A vibração do rolamento é geralmente expressa como velocidade e adianta o deslocamento da vibração do eixo em 90° em fase. Ao converter velocidade em deslocamento, o ângulo de fase precisa ser ajustado adicionando 90°.

Se a vibração for causada por desequilíbrio, a fase da massa desequilibrada tem uma relação fixa com a fase de vibração do eixo, e existe uma relação semelhante com a vibração do rolamento.
Essa correlação permite o balanceamento dinâmico no local usando medições de vibração de rolamentos.
Relacionamento de Frequência
As vibrações do eixo e do rolamento normalmente têm componentes de frequência quase idênticos. A diferença reside no fato de que a conversão de velocidade em deslocamento resulta na perda de alguns componentes de alta frequência.

Para medir vibrações de estruturas mecânicas complexas, como rolamentos, cubos de ventiladores ou impulsores de bombas, os valores de velocidade são frequentemente usados ​​para análise de falhas, pois fornecem informações espectrais mais ricas.
Aplicações Práticas em Turbinas Domésticas
Em unidades domésticas de turbina-gerador, a vibração relativa do eixo é comumente medida, refletindo a vibração do rotor em relação ao seu suporte ou carcaça. Uma alta vibração do eixo indica um grande deslocamento do rotor da sua posição de equilíbrio durante uma rotação.

A vibração do rolamento, como vibração absoluta, reflete a vibração da caixa do rolamento em relação à fundação. No monitoramento moderno de vibrações de turbinas, as vibrações do eixo e dos rolamentos são essenciais:

Se um rotor apresenta vibração relativa mínima no eixo, mas vibração significativa no rolamento, isso implica que, em relação a um sistema de coordenadas móvel fixado na carcaça, o deslocamento entre o eixo e o sistema de suporte é pequeno, evitando o contato direto.
Contudo, a tensão dinâmica no rotor e no sistema de suporte também depende da amplitude de vibração do próprio invólucro. A alta vibração do revestimento e do suporte resulta inevitavelmente em alta tensão dinâmica no rotor e em seus componentes.
Portanto, qualquer vibração excessiva no eixo ou rolamento é inaceitável na operação da turbina.