3.2. Defectos de nivel de equipo "mecanismo"

El desequilibrio de las masas giratorias del rotor es uno de los defectos más comunes en los equipos rotativos, lo que suele provocar un fuerte aumento de las vibraciones de las unidades. Por esta razón, se debe prestar gran atención a los problemas de diagnóstico y las formas de eliminar los desequilibrios.

Antes de comenzar a considerar este tema, es necesario hacer una pequeña digresión metodológica. El hecho de la presencia de un desequilibrio de las masas del rotor, cuando éste tiende a girar no sobre su eje geométrico, sino sobre el eje del centro de masas, que en este caso no coinciden, está definido en la literatura por términos diferentes. Esto es tanto "desequilibrio", como "desequilibrio" y "desequilibrio". Si lee atentamente la literatura, puede encontrar algunos términos similares más. En el texto de nuestro trabajo, usaremos la palabra rusa "desequilibrio", que nos es familiar, y si, por alguna razón, no le gusta, le pedimos disculpas sinceramente.

Los problemas de diagnóstico correcto de la presencia de desequilibrios en los equipos operativos es un aspecto importante en el trabajo de cada servicio de vibrodiagnóstico. Las herramientas de diagnóstico de vibraciones son la herramienta más eficaz para la pronta eliminación de desequilibrios en los equipos. Forman la base de toda una sección de trabajo de vibración, llamada ajuste de vibración del equipo.

A continuación, consideraremos los problemas más comunes del diagnóstico de desequilibrios en las manifestaciones prácticas más comunes. Un conocimiento claro de estas manifestaciones estándar de desequilibrio permitirá al lector atento desarrollar reglas más específicas para reconocer los desequilibrios. Estas reglas adaptativas, refinadas por usted, tendrán en cuenta los desequilibrios específicos que son específicos de "su" equipo.

3.2.1.1. Cuestiones generales del diagnóstico de desequilibrios

La naturaleza de la ocurrencia de desequilibrio en el equipo puede ser diferente, ser el resultado de muchas características del diseño y operación de varias unidades. En general, después de cierta sistematización y generalización, toda esta variedad de razones para la aparición de desequilibrios puede, por supuesto, combinarse condicionalmente en grupos. Esta:

• Un defecto en la fabricación de un rotor giratorio o de sus elementos que surja en la fábrica, en empresa de reparacion, perdido como resultado de un control de salida de calidad insuficiente en el fabricante del equipo, el resultado de golpes durante el transporte, malas condiciones de almacenamiento.
• Montaje incorrecto de equipos durante la instalación inicial o después de reparaciones, fijación de elementos de mala calidad.
• El resultado de los procesos de desgaste desigual y destrucción de la estructura de un rotor giratorio, su envejecimiento, la aparición de diversas deformaciones residuales después de condiciones anormales, especialmente choques dinámicos.
• El resultado de impactos periódicos de procesos tecnológicos reales y características operativas. este equipo lo que conduce a un calentamiento desigual y distorsión de los rotores.

Independientemente de las causas de la ocurrencia, de acuerdo con sus signos externos, los detalles de la manifestación en el cuadro general de la vibración, todos los desequilibrios se pueden dividir condicionalmente en dos tipos: desequilibrio estático y desequilibrio dinámico. Las características de la manifestación de estos tipos principales de desequilibrios en las señales de vibración y los espectros obtenidos sobre su base, las características de sus diagnósticos, se considerarán en este capítulo a continuación, en subsecciones separadas.

Los signos principales, más comunes y familiares para todos, de la presencia de desequilibrios de rotores giratorios en las señales de vibración pueden considerarse los siguientes:

• La señal de tiempo de vibración es bastante simple, con relativamente pocos armónicos de alta frecuencia. La señal de vibración está dominada por vibración con un período correspondiente a la velocidad de rotación del eje, la frecuencia de rotación del rotor.
• La amplitud de todos los armónicos de "naturaleza mecánica" (generalmente estos son armónicos del primero al décimo) en el espectro es mucho menor, no menos de 3-5 veces, que la amplitud del armónico de la frecuencia de rotación del rotor. Si hacemos una comparación en términos de potencia, entonces al menos el 70% de la potencia de la señal de vibración debería estar concentrada en el armónico inverso.

Estos signos de desequilibrio ocurren en todas las señales de vibración registradas en el cojinete de empuje. En la mayor medida se manifiestan en la dirección vertical y en la dirección transversal.

Casi siempre, la regla de diagnóstico simple y comprensible de que "el desequilibrio va en círculos" es completamente cierta. La relación entre la amplitud del primer armónico en la dirección vertical y el armónico análogo en la señal de vibración de la dirección transversal está en el rango de aproximadamente 0,7 ¸ 1,2 y rara vez va más allá de sus límites.

Por lo general, el primer armónico en la dirección vertical es igual y, a menudo, ligeramente menor que el primer armónico de la vibración en la dirección transversal. La excepción son las máquinas con construcción características específicas. Un ejemplo son los turbogeneradores, que siempre tienen una mayor componente de vibración vertical. La razón es la rigidez radial irregular del rotor, en el que las ranuras de bobinado longitudinales se concentran cerca de los polos. Debe entenderse que la rigidez radial desigual de los rotores es más pronunciada en el segundo armónico, que no es tan importante cuando se diagnostican desequilibrios.

Las desviaciones de esta regla también ocurren con mayores juegos laterales en los cojinetes de empuje, lo que conduce a una mayor movilidad del rotor en la dirección transversal. Esto también es posible con diferencias muy grandes en la cantidad de elasticidad de las cremalleras de los cojinetes en las direcciones vertical y transversal.

El nivel de vibración en dirección axial, en caso de desequilibrio, suele ser menor que el nivel de vibración en dirección radial. Esta regla no se observa cuando los rodamientos son muy complacientes en la dirección axial y (o) cuando se produce un desequilibrio cuando, por cualquier motivo, el eje se dobla. Con tal desequilibrio en la vibración de la dirección axial, el primer armónico puede no ser dominante, la señal puede contener armónicos significativos de otras frecuencias, por ejemplo, el segundo, el tercero.

Por lo general, el patrón de vibración de desequilibrio aparece simultáneamente en dos rodamientos del mecanismo controlado. Solo en uno de los rodamientos, el desequilibrio se diagnostica muy raramente, y solo en aquellos casos en que está completamente concentrado directamente en el área del rodamiento.

Si durante las mediciones de vibración es posible cambiar la velocidad de funcionamiento del rotor, generalmente se ve claramente que, con mayor frecuencia, con un aumento en la velocidad de rotación, la vibración del desequilibrio aumenta intensamente. Con la aparente simplicidad de tal declaración, nos vemos obligados a notar con pesar que la medición de la vibración a una velocidad variable conduce a una complicación del procedimiento de diagnóstico del desequilibrio. El problema se ve agravado por la aparición en el gráfico de la dependencia de la vibración de la frecuencia de rotación de los picos correspondientes a las "frecuencias críticas del rotor". Pocos diagnosticadores entienden correctamente el significado de los términos "primera frecuencia crítica", "segunda frecuencia crítica", etc. Estas preguntas pertenecen al campo del análisis modal, son bastante complejas y, lo que es más importante, son importantes solo para rotores muy grandes. Para una consideración detallada de este tema, simplemente no tenemos suficiente espacio, todos aquellos interesados ​​en este tema deben consultar otras fuentes.

En ausencia de otros defectos en el estado, con una velocidad constante del rotor, la vibración del desequilibrio depende con frecuencia del modo de operación de la unidad, está asociada con su carga. En otras palabras, dependiendo del modo de operación de varios equipos, el desequilibrio de masa se manifestará en las mediciones de vibración en diversos grados.

En cada tipo de equipo, este efecto se manifestará por diferentes motivos:

• En las máquinas eléctricas (motores eléctricos), un aumento de la carga conduce a un aumento de las fuerzas electromagnéticas de atracción mutua del rotor y el estator, lo que conduce a una disminución de las señales de vibración de desequilibrio.
• En bombas y ventiladores centrífugos, un aumento en el rendimiento también conduce a la estabilización de la posición del rotor de la bomba (impulsor del ventilador) en relación con los elementos fijos de la trayectoria del flujo. Cabe señalar que aquí también es posible el efecto contrario: en presencia de asimetría geométrica o defectos en la ruta del flujo, con un aumento en el rendimiento de los equipos de bombeo y ventiladores, aumentarán los signos de desequilibrio.

La vibración por desequilibrio, en muchos casos, es peligrosa no solo por su amplitud, es un factor excitatorio que conduce a la "manifestación" en el estado del equipo de signos de otros defectos. Aquí opera el principio de "multiplicación mutua" de la influencia de varios defectos. Si no hay fuerza de excitación, que en la mayoría de los casos es el impacto del desequilibrio de las masas del rotor, entonces no aparecen otros defectos, principalmente el sistema de soporte de la unidad.

Las características de la manifestación del desequilibrio en el equipo y el grado de su influencia en el estado de las unidades a primera vista son muy simples. Sin embargo, la práctica confirma repetidamente la complejidad y versatilidad de la manifestación de desequilibrios en el equipo. Es algo que recuerda un conocido dicho de médicos prácticos: cirujanos. “Cuál de todas las operaciones es la más simple: la apendicitis. ¿Qué operación es la más difícil? También la apendicitis. Todo esto puede decirse igualmente sobre el desequilibrio. Nos parece que cualquiera que se haya involucrado seriamente en el diagnóstico y eliminación de desequilibrios estará de acuerdo con tal afirmación.

Vamos a explicar esto con un ejemplo práctico.

En el contexto favorable de una unidad que funciona bien, la vibración aumenta significativamente de repente. Los servicios operativos invitan a dos especialistas en vibraciones (esta es nuestra opción teórica). El diagnóstico del estado realizado por ambos especialistas según los espectros de señales de vibración indica claramente la presencia de todo un "ramo" de defectos en la unidad. Hay dos escenarios posibles para el desarrollo de los eventos.

Un especialista llega a una conclusión categórica sobre el mal estado de los cojinetes, alineación insatisfactoria, presencia de defectos en la cimentación, etc. En este formidable diagnóstico se habla de paso del desequilibrio de masas del rotor, como un defecto que se produce , pero no el más peligroso. La conclusión principal es muy categórica: la unidad tiene varios defectos graves y desarrollados. La unidad debe detenerse y repararse. Definitivamente es necesario olvidarse de la posibilidad de “llegar” a una reparación programada.

El segundo diagnosticador hace un análisis más profundo y competente del estado de la unidad. Por ejemplo, él cree que el primer armónico inverso en el espectro de la señal de vibración es una consecuencia de la presencia de desequilibrio, y el armónico del aceite que acompaña al aumento del juego en el cojinete surge solo debido al efecto excitatorio de la fuerza de desequilibrio. La vibración final del cojinete deslizante está determinada por varios parámetros: mayor juego en el cojinete, desalineación y un ligero desequilibrio que provoca estas vibraciones. De igual forma se analizan los problemas del estado de alineación de mecanismos, el estado de la cimentación.

En consecuencia, estas vibraciones de la unidad, tanto del cojinete como de la base, son causadas por una razón: el desequilibrio de las masas del rotor, aunque, a primera vista, el desequilibrio no es el principal defecto. El diagnosticador toma la decisión de realizar el equilibrado en sus propios rumbos. Como resultado de la eliminación del desequilibrio, la fuerza que excita las oscilaciones de la cuña de aceite desaparece y la vibración, en la mayoría de los casos, cae bruscamente a un valor normal. Los defectos en los cojinetes y la base, tal como estaban, aún permanecen, pero ya no aparecen en la vibración, no hay fuerza de excitación. La vibración de la unidad es normal, ¡éxito completo en el ajuste de vibración de la unidad!

El conocimiento profundo de los procesos físicos en el equipo por parte de un diagnosticador experimentado, aunque en algunos casos intuitivo, trae sus resultados positivos, de los cuales se pueden distinguir los siguientes:

• La operación tiene a su disposición una unidad externamente segura que opera en un rango aceptable de niveles de vibración. Esta unidad, bajo ciertas condiciones, se puede finalizar "en silencio" antes de una reparación programada, cuando es posible eliminar cualquier defecto.
• Un especialista que comprende bien las causas de la vibración en un equipo en particular aumenta significativamente su calificación.
• Un diagnosticador menos experimentado, que aparentemente hizo todo bien, pierde su calificación, la condición de la unidad ha mejorado sin eliminar los defectos que identificó, lo que significa que no existían. De hecho, la mayoría de los defectos que identificó no desaparecieron, simplemente dejaron de ser diagnosticados por los espectros de señales de vibración, pero esto ya no interesa a nadie.

Este ejemplo, bastante indicativo y estándar, se da para demostrar una pequeña parte de los problemas de diferente naturaleza que surgen al diagnosticar y eliminar desequilibrios en los equipos. varios tipos.

También puede consultar una declaración más profunda del conocido especialista en equilibrio de rotores, autor del popular libro A. S. Goldin: "si hay un desequilibrio, equilibre, si no hay desequilibrio, también equilibre". Siempre implementó brillantemente este importante postulado en la práctica.

Si generalizamos esta información, podemos llegar a una comprensión correcta del trabajo de "calmar el equipo", que en muchos casos es más efectivo que el trabajo de "eliminar defectos del equipo". En este número, no todo es simple y unívoco, por lo que no profundizaremos en él, dejando la consideración de las sutilezas al lector.

3.2.1.2. desequilibrio estático

Este es el tipo de desequilibrio más simple, pero también el más común en los rotores giratorios. El diagnóstico de la misma no causa grandes problemas, es bastante fácil de diagnosticar. Con una cantidad significativa de desequilibrio estático, incluso se puede determinar con el equipo fuera de servicio, sin el uso de dispositivos de control de vibraciones. Un rotor estacionario con un fuerte desequilibrio estático siempre tenderá a asentarse en una posición en la que el punto más pesado se encuentra en la parte inferior. Para reducir el efecto de la fricción en los cojinetes, el rotor se puede girar lentamente con la mano, luego se puede ajustar con mayor precisión con el punto pesado hacia abajo. El diagnóstico de desequilibrio de esta manera es posible hasta que el momento estático del desequilibrio sea mayor que el momento total de fricción en los cojinetes y sellos del rotor.

Por lo general, un procedimiento tan simple para encontrar el lugar del desequilibrio no es suficiente para equilibrar los rotores que giran a una velocidad significativa. La situación práctica estándar es que el rotor en estado apagado puede detenerse en cualquier posición, no hay desequilibrio externo y durante la operación aumenta la vibración. El procedimiento para un diagnóstico más preciso y definitivo de la presencia de desequilibrio, y posterior equilibrado, debe realizarse siempre a la velocidad de funcionamiento de rotación del rotor, utilizando modernos instrumentos de medición de vibraciones para el diagnóstico de desequilibrio - analizadores de espectro de vibraciones.

Para ilustrar las características de la manifestación y diagnóstico del desequilibrio utilizando señales de vibración, en la Figura 3.2.1.1. se da la señal de vibración registrada en el cojinete de apoyo del mecanismo en la dimensión de la velocidad de vibración y su espectro calculado.

Según 3.2.1.1.a., la forma de la señal de vibración es muy parecida a la señal sinusoidal clásica, cuya frecuencia es igual a la frecuencia de rotación del rotor, el primer armónico de la frecuencia de rotación.

Mostrado en la fig. 3.2.1.1.b. el patrón de distribución (potencia) de la vibración sobre los armónicos principales, correspondiente a un desequilibrio estático, es aparentemente simple y comprensible. El espectro está claramente dominado por el pico armónico de la frecuencia de rotación del rotor. El espectro también contiene (puede estar presente) el segundo y tercer armónico de la frecuencia de rotación del rotor. Todos estos armónicos adicionales, en amplitud, son mucho más pequeños que el armónico inverso, generalmente decenas de veces.

En la señal y en el espectro que se muestra en la Figura 3.2.1.1, por generalidad y complicación condicional del cuadro de diagnóstico, también se muestran varios armónicos "menores". Se muestran en la parte de baja frecuencia del espectro, y allí también se muestra alguna combinación de armónicos, como un "aumento en la banda de frecuencia" o "joroba" en el espectro. La misma "joroba" puede estar en la zona de alta frecuencia del espectro, en frecuencias superiores a 1000 hercios. No debe prestarles especial atención, se trata de armónicos de segundo nivel de diagnóstico, causados ​​indirectamente por desequilibrio, o fricción en los sellos.

Ya dijimos anteriormente que tal patrón de distribución de armónicos en el espectro de vibración generalmente tiene lugar en dos direcciones (medidas de vibración), vertical y transversal. Además, las amplitudes de los primeros armónicos en estos dos espectros, en cada cojinete, suelen ser aproximadamente iguales en magnitud. La diferencia en las amplitudes de los armónicos inversos de los rodamientos puede ser grande, hasta varias veces.

Con un desequilibrio estático de las masas del rotor, en la dirección axial, la mayoría de las veces hay un nivel de vibración general (RMS) más bajo. Expliquemos las razones de la ocurrencia de la vibración en sí misma en la dirección axial, ya que en algunos pautas según el diagnóstico de vibraciones, hay información de que no hay vibración axial en caso de desequilibrio. Ciertamente sucede, pero es raro. En la mayoría de los casos prácticos, en presencia de desequilibrio, la componente axial de la vibración está presente y, a menudo, también aumenta.

La vibración, en su interpretación original, es la proyección de la trayectoria de la precesión del vector de vibración espacial del punto controlado (rumbo) en la dirección del eje de instalación del sensor de vibración. La curva de precesión del rodamiento (la trayectoria del final del vector de vibración espacial del punto controlado), debido a la fuerza del desequilibrio, teóricamente, debería pasar en un plano perpendicular al eje del rotor.

En la práctica, la imagen de la precesión de puntos controlados es más complicada. El movimiento en un plano perpendicular al eje de rotación siempre conduce a movimientos del punto controlado en la dirección axial. Esto se debe a las peculiaridades del montaje del rodamiento en el interior del soporte, la rigidez desigual de los soportes en diferentes ejes, las oscilaciones del rodamiento alrededor del eje horizontal, perpendicular al eje de rotación del rotor, etc. Todo esto en total conduce a la aparición de una importante componente axial en el movimiento del rodamiento en caso de desequilibrio

Con un desequilibrio de masa de un rotor giratorio, la vibración axial casi siempre está presente, pero tiene algunas características. En términos de nivel, siempre es menor que los componentes radiales. En el espectro de vibración axial, significativo, junto con el primer armónico de la frecuencia inversa, pueden tener lugar su segundo y tercer armónico. Cuanto mayor sea el desplazamiento del soporte del cojinete, mayor será la amplitud relativa de los armónicos más altos, especialmente el segundo, en el espectro de vibración axial.

La eliminación del desequilibrio de masa de un rotor giratorio no se puede realizar sin el registro de la fase angular de la "posición del punto pesado del rotor" con respecto a las coordenadas del rotor, la zona de aumento de masa del rotor. Para controlar este parámetro, las señales de vibración durante el registro se sincronizan mediante una marca, generalmente pegada en el eje de la unidad, y un marcador de fase especializado. Para máquinas síncronas con una velocidad síncrona estable, como marca de sincronización, puede tomar cualquier parámetro de la sinusoide de la red de suministro, ya que este parámetro difiere de la posición de fase del rotor solo por el valor del ángulo de carga del síncrono eléctrico. máquina. En reposo, este parámetro es casi cero.

Cada uno de los tres armónicos principales en la señal de vibración, que son importantes en el diagnóstico de desequilibrio, tiene su propia fase angular (inicial). La posición real del punto de desequilibrio está determinada por la fase inicial del primer armónico de la señal de vibración, mientras que las fases de los armónicos más altos generalmente dependen de las características de diseño del rotor del equipo que se está diagnosticando y, por lo general, solo dificultan la detección. encontrar el punto de desequilibrio.

Para la magnitud de la fase inicial del primer armónico de la señal de vibración, al diagnosticar un desequilibrio estático, puede especificar las siguientes características de diagnóstico.

• La fase del primer armónico debe ser lo suficientemente estable, estacionaria, es decir, no cambiar con el tiempo.
• La fase del primer armónico en dirección vertical debe diferir de la fase del primer armónico en dirección transversal en aproximadamente 90 grados. Todo esto se explica de manera bastante simple: el punto pesado del rotor, durante la rotación, se moverá secuencialmente de un eje de medición a otro, de vertical a transversal, y nuevamente al eje vertical.
• Las fases de los primeros armónicos de las mismas proyecciones de vibración en dos cojinetes diferentes del rotor diagnosticado deben diferir poco entre sí. Con un desequilibrio puramente estático, no debería haber ningún cambio de fase. Cuando un desequilibrio dinámico se superpone a un desequilibrio estático, el cambio de fase, a lo largo de los cojinetes, comienza a crecer. Con un cambio de fase de 90 grados, la contribución de los desequilibrios estáticos y dinámicos a la vibración general es aproximadamente la misma. Con un aumento adicional en el componente dinámico en el desequilibrio, aumenta el cambio de fase de los primeros armónicos en los dos cojinetes y, a 180 grados, el desequilibrio total tiene una causa raíz puramente dinámica.

Adicionalmente, en cuanto al diagnóstico de desequilibrio estático, se puede señalar que si durante la investigación es posible medir la vibración a diferentes velocidades del rotor, esto aumentará la precisión del diagnóstico. La amplitud del primer armónico en el espectro de vibración, debido al desequilibrio estático, cambiará con la velocidad y aumentará aproximadamente en proporción al cuadrado de la velocidad del rotor.

El desequilibrio puramente estático revelado de las masas del rotor puede ser corregido de forma muy sencilla por los empleados de los servicios de diagnóstico de vibraciones instalando uno o más pesos de equilibrio en el área diametralmente opuesta al punto pesado en uno o más planos de corrección. Se logra un resultado similar mediante el procedimiento de "eliminación del exceso de metal", pero solo en el lado pesado del rotor.

3.2.1.3. Desequilibrio dinámico

La razón de la aparición del término "desequilibrio dinámico" es bastante simple. Del nombre en sí se deduce claramente que aparece solo cuando el rotor gira, es decir, solo en modos dinámicos. En modos estáticos, con rotor estacionario, el desequilibrio dinámico no se diagnostica de ninguna manera, esta es su principal diferencia con el desequilibrio estático.

La razón de la aparición del desequilibrio dinámico se puede explicar con un ejemplo bastante simple. El rotor debe "cortarse" mentalmente como un tronco en varios discos. Los discos resultantes estarán ubicados en un eje común, pero cada uno de ellos puede tener propiedades diferentes.

Hay tres opciones prácticas:

• El caso ideal es cuando todos los discos resultantes no tienen un desequilibrio estático, entonces el rotor ensamblado a partir de estos discos tampoco tendrá un desequilibrio.
• Los discos de rotor individuales tenían desequilibrios estáticos. El rotor se ensambló a partir de discos de tal manera que también tiene un desequilibrio total. La cuestión de qué es, estático o dinámico, aún no se considera.
• El caso ideal es cuando los discos individuales con desequilibrio estático se combinan en un solo todo para que el rotor ensamblado no tenga desequilibrio. Los desequilibrios estáticos de los discos individuales fueron completamente compensados ​​entre sí.

Estos tres casos prácticos de fabricación de un rotor compuesto, por ejemplo, el impulsor de una bomba multietapas, nos permiten considerar todos los principales tipos de desequilibrios encontrados en la práctica. Teniendo en cuenta estos tres casos, se puede argumentar que en el tercer caso, el más difícil, el rotor tiene un desequilibrio dinámico y, en el segundo caso, un desequilibrio estático y dinámico al mismo tiempo.

En la fig. 3.2.1.2. se muestran dos dibujos esquemáticos que muestran rotores compuestos ensamblados a partir de discos, cada uno de los cuales tiene un desequilibrio estático y de la misma magnitud.

En el diagrama 3.2.1.2.a. muestra un rotor ensamblado a partir de discos con desequilibrios. El montaje del rotor de la bomba se realiza de forma que el desequilibrio total de todo el rotor sea igual a la suma de los desequilibrios del disco, es decir, todos los desequilibrios están en la misma zona angular del rotor. Este es un ejemplo práctico de obtención de un desequilibrio estático.

En el esquema 3.2.1.2.b. también se muestra un rotor ensamblado a partir de 4 discos con desequilibrios. Pero en este caso, el rotor de la bomba se montó de tal manera que el desequilibrio total de todo el rotor es cero, ya que dos discos, por un lado, están montados con desequilibrios en una dirección. En los otros dos discos, en el otro lado del rotor de la bomba, el desequilibrio se dirige en la dirección opuesta, es decir, se gira 180 grados.

En modo estático, el desequilibrio de tal rotor compuesto será igual a cero, ya que los desequilibrios existentes de los impulsores de la bomba se compensan entre sí. Una imagen completamente diferente de las fuerzas centrífugas que surgen en el rotor y se transmiten a los cojinetes de soporte tendrá lugar cuando el rotor se pone en rotación. Las dos fuerzas que se muestran en la figura inferior crearán un momento dinámico creando dos fuerzas que actúan sobre los dos cojinetes de apoyo en oposición de fase. Cuanto más rápido gira el rotor, más fuerte será el momento dinámico que actúa sobre los rodamientos.

Este es un desequilibrio dinámico.

Aunque no dimos tal definición de desequilibrio estático en la sección anterior, puede sonar así: “El desequilibrio estático se concentra en una zona angular del rotor, y se localiza a lo largo del eje longitudinal del rotor en un punto en algún distancia de los cojinetes de empuje.

En este caso, para el desequilibrio dinámico, se puede utilizar la siguiente definición: "El desequilibrio dinámico se distribuye a lo largo del eje longitudinal del rotor, y en diferentes puntos a lo largo del eje del rotor, la localización angular del desequilibrio es diferente".

En la práctica, nunca existe un desequilibrio puramente estático o uno puramente dinámico: siempre existe su suma, en la que hay una contribución de cada tipo de desequilibrio. Esto incluso llevó a la aparición en la literatura y en la práctica de algunos diagnosticadores del término "par de fuerzas oblicuas", que refleja la manifestación de la suma de desequilibrios de dos tipos.

Mediante el desfase de los primeros armónicos de la frecuencia giratoria en dos cojinetes de apoyo de un rotor (en espectros sincronizados o síncronos), es posible estimar la contribución de cada tipo de desequilibrio al cuadro general de vibraciones.

Con un cambio de fase de los primeros armónicos a aproximadamente 0 grados, estamos tratando con un desequilibrio puramente estático, a 180 grados, con un desequilibrio puramente dinámico. A 90 grados de cambio de fase de los primeros armónicos, la contribución de ambos tipos de desequilibrio es aproximadamente la misma. En valores intermedios del ángulo de desplazamiento, es necesario interpolar para estimar la contribución de uno u otro desequilibrio. Ya hemos mencionado esta característica en la descripción del desequilibrio estático, aquí la hemos presentado en una forma ligeramente diferente.

Concluyendo la conversación sobre el desequilibrio dinámico, se debe decir que la amplitud del primer armónico en el espectro de vibración, al cambiar la velocidad, cambia proporcionalmente más que un cuadrado del grado de cambio en la velocidad del rotor. Esto se debe a que cada fuerza de un desequilibrio local es proporcional al cuadrado de la velocidad (velocidad de rotación). Con el desequilibrio dinámico, dos factores se superponen a esto.

Primero, el desequilibrio dinámico excita vibraciones proporcionales a la diferencia de fuerzas. Pero si elevas al cuadrado la diferencia de fuerzas como una sola fuerza, obtienes un resultado. Si elevamos al cuadrado cada fuerza por separado y luego restamos los cuadrados, el resultado será una figura completamente diferente que en el primer caso, mucho más grande.

En segundo lugar, las fuerzas del desequilibrio dinámico actúan sobre el rotor y comienzan a doblarlo. A medida que avanza la aceleración, el rotor cambia de forma de manera que el centro de masas de esta parte del rotor se desplaza hacia el desequilibrio ya existente. Como resultado, el valor real del desequilibrio comienza a aumentar aún más, aumentando aún más la flexión del rotor y la vibración de los cojinetes de empuje.

La vibración axial en el desequilibrio dinámico suele tener una amplitud ligeramente mayor que en el desequilibrio puramente estático. Esto se debe principalmente a la deflexión más compleja del rotor y la mayor movilidad de los rodamientos en la dirección axial.

3.2.1.4. Desequilibrio no estacionario

Muchos problemas en el diagnóstico de vibraciones de defectos en equipos rotativos son creados por desequilibrios no estacionarios, que pueden, a veces, aumentar lentamente y, a veces, aparecer inesperadamente y también desaparecer repentinamente. Además, a primera vista, no hay regularidades en este proceso. Por esta razón, este tipo de desequilibrio a veces se denomina "vagabundeo".

Naturalmente, en este caso, como suele ser habitual, es cierta la clásica afirmación de que “en el mundo no se hacen milagros, hay falta de información”. Siempre hay una razón específica para la aparición de un desequilibrio no estacionario, y la tarea del diagnosticador es determinarlo correctamente.

Es bastante difícil, e incluso imposible, dar recomendaciones generales para diagnosticar tal causa de aumento de vibración en el equipo. Las causas del desequilibrio no estacionario generalmente se revelan solo como resultado de estudios bastante rigurosos, a menudo a largo plazo.

A continuación, simplemente consideraremos las características del diagnóstico de un desequilibrio no estacionario utilizando los ejemplos prácticos más simples que se relacionan con las causas más comunes que conducen a la aparición de dicho defecto. En la práctica, hay casos más complejos y confusos, pero esto sucede con mucha menos frecuencia.

Desequilibrio térmico

Este es el tipo más común de desequilibrio que cambia en el curso del trabajo, al que se adapta bien el término "desequilibrio errante".

Por ejemplo, en el rotor de una máquina eléctrica grande, por alguna razón, uno de los canales pasantes está obstruido, a través del cual, en dirección axial, pasa aire o gas de enfriamiento. O, en un motor eléctrico asíncrono, se dañan una o varias varillas de una jaula cortocircuitada que se encuentra cerca. Ambas causas conducen al mismo defecto. Describamos las características de la manifestación de tal defecto con más detalle.

En nuestro ejemplo practico el rotor de la máquina eléctrica, antes del montaje, fue balanceado en una máquina balanceadora, y tiene los parámetros de calidad de balanceo necesarios. Después de encender la unidad de bombeo durante los primeros 15 ÷ 20 minutos aproximadamente, la vibración del motor es normal, pero luego comienza a crecer y después de unas dos horas alcanza su máximo, después de lo cual ya no aumenta. El diagnóstico del espectro de la señal de vibración ofrece una imagen del desequilibrio clásico. La unidad se detiene para el ajuste de la vibración.

Al día siguiente, los especialistas del servicio de diagnóstico comienzan a equilibrar la unidad de bombeo, por supuesto, en modo inactivo. Después de completar el trabajo de equilibrio, la medición de vibraciones en modo inactivo brinda una imagen favorable: todo es normal. Al iniciar en el modo de operación, la imagen de un aumento lento de vibraciones se repite sin cambios en la misma secuencia.

En este caso simple, casi de libro de texto, todo se explica de manera muy simple. Debido a la violación de la uniformidad del soplado del rotor a través de los canales internos, se calienta de manera desigual y, después de un tiempo, determinado por la constante de tiempo del calentamiento térmico, se dobla. Del mismo modo, todo sucede con defectos en la jaula en cortocircuito de un motor eléctrico asíncrono: la zona del rotor, donde se encuentran las varillas defectuosas, se calienta menos, el rotor también se dobla, las vibraciones de los cojinetes comienzan a aumentar debido a la apariencia de desequilibrio térmico.

Para diagnosticar tal causa, se debe rastrear el cambio en las vibraciones durante el arranque y el calentamiento. Mediante pirómetros remotos es posible controlar la temperatura del rotor. Por la magnitud de la fase de vibración, es posible especificar el área de sobrecalentamiento térmico local del rotor.

Está claro que es imposible equilibrar un rotor de este tipo para un funcionamiento normal en todos los modos del equipo. Puede equilibrarse para un modo de proceso, pero esto debe hacerse con una carga determinada. Es cierto que, en este caso, el rotor tendrá mayores vibraciones en modo inactivo o inmediatamente después de encender la unidad. Esto sucederá debido a que en el arranque, el campo de temperatura del rotor será inestable y no tendrá una mayor vibración debido a los pesos de equilibrio instalados.

La eliminación completa de tal desequilibrio solo es posible eliminando las causas del calentamiento desigual del rotor durante la operación.

Desequilibrios aerodinámicos e hidráulicos

Estos dos tipos de desequilibrio no estacionario, así como el desequilibrio térmico, están asociados a los modos tecnológicos de operación de los equipos rotativos. Es solo que en el ejemplo anterior, el desequilibrio fue causado por la flexión térmica del rotor bajo carga, y en estos ejemplos es causado por fuerzas hidráulicas o aerodinámicas.

Si diagnosticamos un ventilador centrífugo o una bomba, casi siempre tenemos varios álabes activos en el impulsor (rotor), que expulsan el fluido de trabajo, líquido o gas, en algún ángulo desde el centro hasta la periferia del rotor. Esto lleva al hecho de que cada pala se verá afectada por su propia fuerza.

Estas fuerzas reactivas radiales que actúan sobre las palas del rotor siempre se compensan mutuamente, ya que las palas están situadas alrededor de la circunferencia en ángulos iguales. Pero esto sucede solo si todos los impulsores y la paleta guía de la bomba o ventilador no tienen defectos mecánicos.

De lo contrario, ocurrirá si hay defectos en las cuchillas de trabajo: astillas, grietas, cambios en el ángulo de inclinación. En este caso, no habrá una compensación total de las fuerzas radiales alrededor de la circunferencia del impulsor, habrá una fuerza en el área de la hoja defectuosa. Desde el punto de vista del análisis de los procesos vibracionales, tendremos una fuerza radial no compensada, una frecuencia disponible igual a la velocidad del rotor, es decir, el primer armónico. En otras palabras, tendremos en el espectro de la señal de vibración todos los signos de desequilibrio, hidráulico o aerodinámico.

La principal diferencia con el desequilibrio habitual en este caso será que el valor de la fuerza radial no compensada que provoca el primer armónico de vibración dependerá de la carga de la bomba o ventilador, es decir, depende de los parámetros tecnológicos del equipo, la el desequilibrio en sí mismo será no estacionario.

Mostremos el efecto del desequilibrio aerodinámico en el ejemplo de un ventilador de caldera, cuyo rendimiento se regula abriendo amortiguadores especiales: amortiguadores. Dichos ventiladores se usan ampliamente en la práctica.

El ángulo de instalación de una de las palas difería de los ángulos de instalación de todas las demás palas; esto era un defecto de funcionamiento. Debido a esto, la fuerza radial aerodinámica de esta pala, actuando sobre el eje del rotor, era menor que la fuerza de otras palas. Después de la instalación, la rueda del ventilador se equilibró a la velocidad de funcionamiento del rotor, con las compuertas completamente abiertas. Dado que el rendimiento del ventilador era nulo, no podía aparecer desequilibrio aerodinámico. El ventilador se ha puesto en marcha.

Durante el funcionamiento en modo operativo, con compuertas abiertas, comenzó a registrarse un nivel alarmante de vibración en los cojinetes del ventilador. Un representante del servicio de diagnóstico de vibraciones diagnosticó el desequilibrio bajo carga y se iniciaron los trabajos de equilibrado. Se desmanteló el ventilador, se abrió el acceso al impulsor. La imagen de desequilibrio ha desaparecido, lo cual es comprensible. En este modo, con rendimiento cero, la rueda se balanceaba antes. En el modo de funcionamiento, el ventilador trabajaba con un rendimiento diferente, con diferentes valores de las fuerzas aerodinámicas radiales, lo que creaba un cuadro de desequilibrio.

Después de verificar los ángulos de instalación de las palas de trabajo, identificando la causa del defecto, se decidió equilibrar la rueda en el modo de operación, con los escudos laterales cerrados, en la carga con la que el ventilador trabajó más veces. En el futuro, después de una reparación programada, no hubo problemas con este ventilador.

Desequilibrio con histéresis

Este es un caso práctico muy interesante de diagnóstico de desequilibrio, que encontramos en nuestra práctica.

Se diagnosticó un desbalance en la excitatriz del turbogenerador, y durante la parada de mantenimiento se comenzó a trabajar para eliminarlo. Se reveló una característica interesante. Cuando se puso en marcha el grupo turbina no hubo desequilibrio, éste apareció bruscamente a los pocos minutos del inicio de la rotación del rotor a la velocidad de operación. Como las lanchas eran sin carga eléctrica, impulsadas por una turbina, el tema de las curvaturas térmicas desapareció de inmediato.

Durante la prueba de funcionamiento, cuando apareció el desequilibrio, la unidad de turbina se detuvo lentamente, reduciendo la velocidad del rotor. A una frecuencia de aproximadamente 0,6 de la nominal, el desequilibrio desaparecía. Eleve de nuevo la velocidad del rotor, y el desequilibrio volvió a surgir a una frecuencia de 0,97 nominal. Las aceleraciones y descentramientos repetidos del rotor mostraban aproximadamente la misma imagen.

Se supuso que la histéresis de desequilibrio en el rotor se debe a la presencia de un elemento elástico que, bajo la acción de fuerzas centrífugas a casi la velocidad nominal, se desplaza un radio ligeramente mayor y conduce al desequilibrio. Su regreso a un radio más pequeño se produce con una disminución de la velocidad de rotación. La histéresis de desequilibrio se debe al aumento de la fricción cuando el elemento se mueve en la ranura.

El diagnóstico fue completamente confirmado. El elemento del devanado del rotor tenía la capacidad de moverse con gran esfuerzo en la ranura. Cuando la fuerza centrífuga superó la fuerza de desplazamiento, la sección de bobinado se dobló y se desplazó. La histéresis se debió a las fuerzas de fricción cuando el devanado se movió en la ranura. El devanado se fijó en una posición con una cuña adicional y el problema desapareció.

Repetimos que este caso de desequilibrio no estacionario no es común, se da aquí para ilustrar la variedad de formas de manifestación y las dificultades de diagnosticar desequilibrios en el trabajo práctico.

Desequilibrio electromagnético

Esto también es muy ejemplo interesante Manifestaciones de desequilibrio inestable. Puede manifestarse en motores y generadores síncronos, así como en motores asíncronos.

La naturaleza paradójica de la manifestación de tal desequilibrio electromagnético radica en el hecho de que tiene una manifestación máxima en reposo de la máquina eléctrica. Con un aumento en la carga de la unidad, el primer armónico en el espectro de la señal de vibración puede disminuir o incluso desaparecer por completo, es decir, según los signos formales, el desequilibrio de las masas del rotor se elimina por sí solo.

La explicación de este fenómeno es bastante sencilla. Con un aumento de la carga en la máquina eléctrica, aumenta la inducción magnética en el espacio entre el rotor y el estator de la máquina eléctrica. Dado que el componente tangencial de las fuerzas electromagnéticas, que proporciona el par de la máquina eléctrica, se distribuye uniformemente en el espacio, comienza a desempeñar un papel estabilizador, centrando el rotor giratorio en el espacio electromagnético (!) del estator.

Si antes de eso el rotor tenía un desequilibrio causado, por ejemplo, por una desviación mecánica del rotor, entonces con un aumento en la carga, el rotor se estabilizará en el espacio, porque la desviación será eliminada por las fuerzas tangenciales de la atracción electromagnética del rotor al estator. Formalmente, esto corresponderá a una disminución del nivel de desequilibrio del rotor de la máquina eléctrica.

3.2.1.5. Formas de eliminar el desequilibrio de las masas del rotor.

Sobre el desequilibrio de los rotores giratorios, podemos decir que este defecto "es propiedad total del servicio de diagnóstico de vibraciones". Si el servicio de diagnóstico de vibraciones detecta un defecto en el motor eléctrico, entonces el servicio eléctrico se dedica a su eliminación, si se detecta un defecto en el rodamiento, entonces es eliminado por el equipo de reparación de mecánicos. Si se diagnostica un desequilibrio en el equipo, entonces el propio servicio de diagnóstico de vibraciones se ocupa de su eliminación.

Hay dos formas más comunes de eliminar el desequilibrio de masa de los rotores giratorios:

• Eliminación de desequilibrios utilizando instrumentos portátiles (o funciones integradas de sistemas de monitoreo) - equilibrando los rotores en sus propios soportes (cojinetes). El desmontaje del equipo en este caso se realiza en un volumen mínimo suficiente para acceder a los planos de equilibrado. Como regla general, durante dicho trabajo, el desequilibrio se elimina instalando o eliminando pesos de equilibrio de la masa y el diseño apropiados.
• Equilibrio en soportes de aceleración-equilibrio (RBC). Dicho equilibrado se realiza después de la fabricación de los rotores o después de su reparación. El rotor está montado sobre los soportes del caballete, es accionado y equilibrado. Las posibilidades de ajuste de las masas son aquí mucho mayores, se pueden utilizar pesos correctores en los planos de equilibrado, o se pueden eliminar mecánicamente las masas sobrantes en cualquier punto del rotor.

Antes de comenzar una breve discusión de estas dos formas de eliminar los desequilibrios, es necesario hacer algunos comentarios metodológicos generales.

Primero, es necesario determinar la dimensión de las vibraciones medidas.

En la práctica, los valores de velocidad de vibración y desplazamiento de vibración se usan con mayor frecuencia. Las mediciones en la dimensión de la aceleración de la vibración no se utilizan debido a las fuertes señales "ruidosas". Surge una pregunta bastante correcta, ¿qué unidades de medida son preferibles, en qué caso nuestro trabajo será más efectivo?

No existe una respuesta completamente inequívoca a esta pregunta, debido a la interconexión matemática de las señales de velocidad de vibración y desplazamiento de vibración. A partir de la señal de velocidad de vibración, se puede obtener sin ambigüedades una señal de desplazamiento de vibración. Cabe señalar que no existe tal conexión completamente inequívoca "en la dirección opuesta". Tal conversión de señal, como dicen los matemáticos, solo se puede realizar con un error igual a la "constante de integración". Es cierto que se puede notar que tal precisión, debido a la simetría del poder de nuestras señales vibratorias en relación con el eje del tiempo, suele ser suficiente para la práctica.

En este sentido, parece que la cuestión de elegir la dimensión de la representación de las señales de vibración durante el trabajo de equilibrado, en mayor medida, está determinada por las preferencias personales de cada especialista. Es mucho más agradable para él decir que el rotor está equilibrado "por ceros" (el primer armónico del desplazamiento de la vibración es cero) que decir que la vibración residual es algo, incluso un valor pequeño. Esta razón, por supuesto, es "ostentosa", de importancia secundaria, pero también es significativa.

Una pregunta más interesante es, ¿cuál es realmente el signo principal de una finalización exitosa del proceso de balanceo? ¿Es la eliminación completa del primer armónico en la señal de vibración, o algo más? Quizás más importante sea el "calmante" del agregado, hemos completado la sección sobre el desequilibrio estático describiendo un ejemplo de este enfoque. Está claro que este es un enfoque más complejo y calificado para equilibrar unidades responsables y costosas.

Entendemos que este es el tema de una discusión separada y bastante complicada, por lo que lo completaremos solo identificando el problema. Debe ser resuelto por especialistas, hablando en general. plan metodologico, y cada diagnosticador práctico por separado, en relación con su actividad aplicada.

En segundo lugar, antes de describir los problemas y características del equilibrado práctico de rotores, es necesario determinar el conjunto de "armónicos significativos"

Es suficiente tener en cuenta los parámetros de un primer armónico, o es necesario tener en cuenta, por ejemplo, el segundo y tercer armónico en el espectro de la señal de vibración.

A primera vista, parece obvio que todo el proceso de equilibrado del rotor, incluso en sus propios soportes, o en un banco de equilibrado, debe realizarse de acuerdo con los parámetros del primer armónico en el espectro de la señal de vibración. Podemos decir con seguridad que en el 95% de los casos prácticos, el conocimiento de la amplitud y fase del primer armónico es suficiente para un balanceo exitoso.

La situación es más complicada con el 5% restante de los casos de compensación. Muy a menudo, esto ya no es el "arte" del equilibrio, sino el "arte" del trabajo de análisis y equilibrio. Ya no se trata de la eliminación del desequilibrio, sino de una compleja amortiguación de vibraciones de los rotores de unidades potentes y complejas.

No en vano, los especialistas en balanceo de rotores complejos (que el autor de este trabajo no se considera) declaran que el rotor de un turbogenerador que funciona en un modo de vibración normal no siempre tiene los parámetros ideales cuando se lo saca a reparar. Esta afirmación se basa en el hecho de que dicho rotor instalado en RBC siempre tiene un desequilibrio residual.

Por lo tanto, se propone que dicho desequilibrio se repare con cuidado, y después de que el rotor esté fuera de reparación, este desequilibrio debe restaurarse con el mismo cuidado. Solo en este caso se puede esperar el funcionamiento del turbogenerador sin un primer armónico aumentado. Solo podemos adivinar toda la complejidad de los procesos de oscilación en dichos rotores, pero nos parece que en este caso es deseable tener en cuenta una mayor cantidad de armónicos, especialmente el segundo y el tercero.

Volvamos al procedimiento mismo de equilibrar los rotores y, por supuesto, comenzaremos con el equilibrio en nuestros propios soportes. Este es el procedimiento de equilibrio práctico más común.

En primer lugar, es necesario explicar el proceso de equilibrio en sus propios soportes. Este procedimiento, aparentemente bastante simple, le permite reducir efectivamente la vibración del equipo operativo sin desmontarlo.

Para ello, consulte la Figura 3.2.1.3.
Esta figura muestra tres etapas de realización de un equilibrado en un solo plano del rotor en sus propios soportes.

a). Fijo en el equipo en funcionamiento mayor vibración, que tiene amplitud V 0 , y el ángulo de fase correspondiente. Para ello, se pegó una marca en el eje de la unidad y se utilizó un marcador de fase, y se instaló un sensor en el cojinete de apoyo del rotor, en dirección vertical, para registrar la vibración.

B). Después de una parada temporal de la unidad, se montaba un peso de prueba en el plano de equilibrio del rotor, generalmente en una dirección arbitraria. Según el sitio de instalación de nuestra carga (en la figura), esta debía crear un vector de vibración que se muestra en la figura e igual a V G1. La peculiaridad del procedimiento para dicho equilibrio es que el usuario puede establecer el valor de esta carga, para cálculos posteriores, en cualquier unidad: gramos, piezas, arandelas, tuercas, milímetros, etc. Solo debe comprender que en el mismas unidades obtiene los resultados del cálculo para establecer el peso de equilibrio "correcto".

Aquí puede definir un parámetro muy importante utilizado en el equilibrio: los coeficientes de influencia. En diferentes fuentes literarias, el concepto de coeficientes de influencia se da de manera algo diferente, por lo que no nos esforzaremos por obtener la máxima precisión de la descripción, solo describiremos el significado físico. El factor de influencia es un valor vectorial, un factor de proporcionalidad, que muestra cómo determinar la cantidad del peso correctivo requerido, para un tipo dado de unidad y para un plano de equilibrio dado.

hablando en palabras simples, es el factor de conversión de la vibración residual del desbalance, en el valor de la carga correctiva. Que el lector no tenga miedo de obtener valores de una dimensión a partir de parámetros de una dimensión completamente diferente, la dimensión de los coeficientes de influencia es bastante compleja, incluye dimensiones de vibración, masa y lineales.

Volvamos a nuestro ejemplo de equilibrio. La unidad se vuelve a poner en funcionamiento y se registran nuevamente los parámetros del primer armónico de vibración. Hemos recibido el vector de vibración en la ejecución de "prueba" VP, que se muestra en la figura. Está claro que este vector es la suma de dos vectores: el vector del desequilibrio residual V 0 presente en el rotor y el vector del desequilibrio introducido por la carga de prueba V Г1 . El objetivo principal de otros cálculos vectoriales es determinar la magnitud del vector de desequilibrio residual. Este valor se puede determinar a través de los parámetros del vector de desequilibrio introducido. Está bastante claro que esto solo se puede hacer en el sistema de unidades de medida aceptado por el diagnosticador (no estándar y cualquiera).

C). Conocer el valor del vector de desequilibrio residual (incluso en tuercas, milímetros) permite determinar los parámetros del peso corrector "correcto" en las mismas unidades. Debe ubicarse diametralmente opuesto al vector de desbalance residual del rotor, tener un valor igual a este y ubicarse en el mismo radio que el peso de prueba. El peso de prueba debe retirarse del rotor o debe ser un vector compuesto incluido en el peso correctivo.

El proceso de equilibrio (en un caso favorable) se puede considerar completo en este punto o, si es necesario, se necesitará otra iteración similar.

Actualmente, casi todos los dispositivos de medición de vibraciones, analizadores de señales de vibración, están equipados con una función integrada para equilibrar los rotores en sus propios soportes, por lo que este procedimiento en el 90% de los casos no causa grandes problemas para los diagnosticadores. En otro 5 ÷ 7% de los casos, el rotor se puede equilibrar, pero el número de iteraciones (ejecuciones de prueba) con la instalación de pesas puede llegar a diez o más. En el 2% de los casos, no es posible equilibrar el rotor en el lugar, a pesar de todos los esfuerzos del diagnosticador. Esto sucede por una u otra razón, que tocamos muy superficialmente arriba.

Equilibrio en soportes de equilibrio

Para dispositivos especializados diseñados para equilibrar rotores, hay varios nombres en la literatura. Estos son soportes de equilibrio, máquinas de equilibrio y máquinas de equilibrio de aceleración. Usaremos el término soporte de equilibrio en la siguiente presentación.

El nombre del dispositivo de equilibrio no dice nada sobre el proceso de equilibrio. Los cambios ocurren cuando se utilizan soportes de diferentes principios operativos. De acuerdo con este parámetro, se puede dar la siguiente clasificación:

• Soportes de equilibrio de pre-resonancia. La prerresonancia es un soporte de este tipo, en el que la frecuencia de las oscilaciones naturales (resonantes) de los soportes de los cojinetes es mucho mayor que la frecuencia de rotación del rotor en el modo de equilibrio.
• Soportes de equilibrio de resonancia. Dichos soportes tienen la máxima sensibilidad en el modo de resonancia.
• Soportes de equilibrio resonantes. En tales soportes, la frecuencia de las oscilaciones resonantes naturales de los soportes es mucho más baja que la frecuencia de rotación del rotor en el modo de equilibrio.

La descripción de las características de diseño y el trabajo en los soportes de equilibrio es tan voluminosa que ni siquiera intentaremos hacerlo. Preferimos sugerirle que recurra a los trabajos de reconocidos expertos en este campo, por ejemplo, A.S. Goldina, E. V. Urieva, en el que el lector curioso, quizás, encontrará respuesta a todas sus preguntas.

Completemos la discusión sobre las formas de manifestación y eliminación de los desequilibrios de varios tipos aclarando algunos términos utilizados en la práctica. A pesar de la presencia de desequilibrios de dos tipos, estáticos y dinámicos, el procedimiento de equilibrado se denomina siempre, o casi siempre, equilibrado dinámico. Este es un término absolutamente correcto, pero solo refleja que los diagnósticos de desequilibrio se llevan a cabo en un rotor giratorio, cuando esto se puede hacer mejor y con mayor precisión. En este caso, el tipo de desequilibrio no tiene una importancia decisiva, especialmente cuando se realiza un equilibrado en varios planos.

Dispositivos de equilibrio de nuestra producción.

• SBU: una serie de máquinas equilibradoras de tipo resonante con un eje de rotación horizontal
• ViAna-1: analizador de vibraciones, dispositivo de equilibrio del rotor CIP
• Diana-2M - analizador de señales de vibración de dos canales con balanceo
• ViAna-4: registrador y analizador universal de señales de vibración de 4 canales, equilibrado del rotor
• Atlant-8 - registrador síncrono multicanal y analizador de señales de vibración

Descripción:

Actualmente, se presta mucha atención a la introducción de tecnologías de ahorro de energía y a la solución de los problemas de desequilibrio y mejora del sistema de medición y contabilidad del gas natural en todos los niveles de su proceso tecnológico extracción, transporte y uso.

Mejorar el sistema de medición y medición de gas para reducir el desequilibrio e introducir tecnologías de ahorro de energía en la industria del gas.

V. A. Levandovsky, CEO,

OG Gushchin, cand. tecnología Sci., Gerente Técnico, Elster Gaselectronics LLC,

A. V. Fiódorov, Director ejecutivo,

NL Egorov, Investigador Principal, CJSC "Centro Metrológico de Recursos Energéticos"

En 1998, se establecieron dos empresas ruso-alemanas, Gazeelectronics LLC y ElsterRusGazPribor LLC, para satisfacer las necesidades del mercado nacional de equipos de medición de gas. En noviembre de 2004, como resultado de la reorganización de Gazelectronics LLC en forma de fusión con ElsterRusGazPribor LLC, pasó a denominarse ELSTER Gazelectronics LLC, que es su sucesora no solo en términos de derechos y obligaciones, sino también en el mantenimiento de tradiciones de producción relacionadas a la producción de equipos modernos de medición de gas confiables y de alta precisión, el desarrollo de tecnologías avanzadas en el campo del ahorro de energía y la implementación del trabajo en la creación de nuevos instrumentos para la industria del gas.

Actualmente, se presta mucha atención a la introducción de tecnologías de ahorro de energía y la solución de problemas de desequilibrio y la mejora del sistema de medición y contabilidad del gas natural en todos los niveles de su proceso tecnológico de producción, transporte y uso. Esto lo confirma el programa para mejorar el sistema de medición y medición de gas implementado por Mezhregiongaz LLC y Regiongazholding OJSC en las siguientes áreas:

Identificación del volumen de gas consumido en la red de distribución de gas y su reflejo en las relaciones contractuales con el GDO;

Agilizar el racionamiento del gas consumido por la población;

Mejorar los medios de medición y contabilidad en el GDS de las organizaciones de transmisión de gas y los consumidores de gas;

Creación de un sistema completo para medir el flujo de gas transportado a través del sistema de distribución de gas.

La imperfección del sistema de medición de gas y la baja precisión de las unidades de medición comerciales son las principales razones del uso ineficiente del gas natural, el desequilibrio y las pérdidas financieras en el sistema proveedor-consumidor. Por tanto, las medidas relacionadas con la introducción de tecnologías de ahorro de energía en la industria del gas y la implementación de las áreas anteriores son de naturaleza organizativa, legal y técnica y deben estar encaminadas a identificar y eliminar las causas del uso ineficiente del gas natural, desequilibrio y pérdidas financieras.

Este artículo aborda el problema de reducir el desequilibrio del gas natural en el sistema proveedor-consumidor y no afecta la política contable que existe en la industria del gas.

El equilibrio de la cantidad de gas en el sistema proveedor-consumidor

En la figura se muestra un diagrama esquemático del sistema de medición y medición de gas, que permite minimizar el desequilibrio en todos los niveles del proceso tecnológico de producción, transporte y uso de gas natural.

Cuando se utilizan unidades de medición de gas (GMS) técnicamente justificadas, el esquema anterior permitirá implementar la forma más simple y justa de eliminar el desequilibrio desde el punto de vista de un proveedor y consumidor en particular compensando la parte de las pérdidas (DV post, DV consumo) debido al error de su GMS del desequilibrio total (DV e) .

donde V cons, V cons i , ∆ post, ∆ cons i son la cantidad contable de gas y los límites de errores absolutos del generador ultrasónico del proveedor y del consumidor, respectivamente;

∆V post, ∆V consumo - desequilibrios del proveedor y del consumidor, respectivamente;

∆V e es el desequilibrio total.

Por la magnitud del desequilibrio ∆Ve, es posible juzgar el correcto funcionamiento del sistema de medición de gas durante su transporte, distribución y uso. El correcto funcionamiento del sistema de medición de gas se confirma por el cumplimiento de la siguiente desigualdad:

	(2)
		(3)
		(4)

donde ∆V ad es el valor de desequilibrio admisible;

∆ contras es el error absoluto total de las pruebas ultrasónicas del consumidor.

El incumplimiento de (2) indica el mal funcionamiento del sistema de transmisión o medición de gas. El análisis de la situación lo realizan los servicios metrológicos del proveedor.

Para ello, en una primera etapa se comparan los volúmenes de gas consumidos en el periodo de reporte con los periodos que corresponden al cumplimiento de (2).

En ausencia de una base de comparación, las mediciones de control se llevan a cabo en las estaciones de medición del consumidor utilizando instrumentos de medición con una clase de precisión más alta. Para ello, en las estaciones de medición de los consumidores, se deben proporcionar áreas para la instalación de complejos de medición de control. Los resultados del control se consideran positivos si se cumple la siguiente desigualdad:

donde V contador, ∆ contador - la cantidad de gas y el error absoluto del complejo de medición de control.

El cumplimiento (5) no reemplaza la función de verificación de la unidad de medición del consumidor, sino que solo indica que las mediciones se realizan con un error que no excede el error de la unidad de medición del consumidor en más de dos veces. Es decir, las pruebas ultrasónicas controladas pueden ser metrológicamente válidas e inadecuadas.

El incumplimiento de la desigualdad (5) significa que el complejo controlado es metrológicamente inadecuado. Si las unidades de medición del consumidor han pasado el control y se reconocen como metrológicamente aptas, entonces se debe verificar el UZG del proveedor.

Surge la pregunta de hasta qué punto la extensión de error especificada puede distorsionar el criterio ∆V add.

Consideremos un sistema de distribución de gas con N consumidores, cuyos volúmenes de consumo y errores relativos se supondrán aproximadamente iguales por simplicidad: V consumo ≈ ídem, d V consumo ≈ ídem. En este caso, los errores absolutos de medida en las estaciones de medida de los consumidores también serán aproximadamente iguales: ∆V consumo ≈ ídem. En el caso de grandes diferencias en estos valores, es necesario formar grupos de consumidores con aproximadamente los mismos valores de estos valores y llevar a cabo todo el razonamiento dentro del mismo grupo, y luego combinarlos. Por la fórmula (4) obtenemos

Si los resultados del control son positivos, puede escribir

Dividiendo el numerador y el denominador por V post y tomando V post = NV consumo, obtenemos

(8)

Por lo tanto, el control de las unidades de medición del consumidor utilizando un instrumento de medición en funcionamiento con un N suficientemente grande permite identificar una unidad defectuosa metrológicamente si su error excede los límites permisibles por el valor del error del instrumento de medición de control. Además, si los resultados del control son positivos, incluso con una unidad de medición defectuosa metrológicamente dentro de los límites aceptados, los errores de medición tienen poco efecto en el valor del desequilibrio. Esto se debe al hecho de que el resultado de sumar los volúmenes de gas de los consumidores tiene un error significativamente menor en comparación con el error de medir los volúmenes de gas de un proveedor.

El método de control descrito permite excluir fuentes metrológicas del desequilibrio o, por el contrario, señalarlas si su valor es aproximadamente mayor que |∆ post | +2∆ consumo (para cálculos en condiciones específicas, este valor se determina con mayor precisión), o si el valor relativo del desequilibrio es aproximadamente más del doble del error relativo de la unidad de medida del proveedor. Esta conclusión es válida si aceptamos la suposición de que los errores de todas las unidades de medición del consumidor van más allá de los límites permisibles, pero no exceden la suma de los límites permisibles de los instrumentos de medición controlados y de control. Si solo una parte de las unidades de medición es metrológicamente defectuosa, el método de control descrito es efectivo con un valor de desequilibrio menor. Si todos los nodos de medida del consumidor han pasado el control con resultados positivos, se debe comprobar el nodo de medida del proveedor mediante un estándar y, en función del resultado, proceder a buscar otras fuentes de desequilibrio.

A (8) es necesario hacer la siguiente observación. Esta fórmula, así como fórmulas similares para la suma geométrica de errores, es válida para N< 10. При N >10 fórmula puede no ser justo. Esto se debe al hecho de que los errores sistemáticos correlacionados no excluidos, cuyas fuentes son, por ejemplo, los estándares, pueden ser 1/3 del error máximo permisible del instrumento de medición, y a medida que N aumenta, no disminuyen. Esto significa, en particular, que el valor de ∆cont obtenido por la fórmula (4) debe compararse con el valor de , y si entonces se debe aceptar

1. El balance de la cantidad de gas deberá realizarse para evaluar el funcionamiento de los sistemas de transporte, distribución, uso y contabilidad del gas. El criterio para el correcto funcionamiento de estos sistemas es el valor admisible de desequilibrio.

2. Para excluir las características metrológicas de las unidades de medición del consumidor de las causas del desequilibrio, en la mayoría de los casos es suficiente controlar estas unidades utilizando instrumentos de medición en funcionamiento con una precisión bastante buena (la mejor de su clase).

3. Los componentes importantes del balance son: una evaluación de las pérdidas reales, así como una evaluación de la cantidad de gas en las tuberías, especialmente a alta presión, obtenida como resultado del uso de un sistema de medición de gas perfecto (ver figura).

Literatura

1. A. L. Zakgeim y A. E. Fridman, "Sobre el problema del desequilibrio de las indicaciones de los medios de contabilidad comercial de los portadores de energía", Vestn. gas. Club "Gaz-Inform", 2004, No. 1.

2. Fedorov A. V., Egorov N. L. Experiencia documentos normativos sobre el soporte metrológico de la medición de gas natural en la región de Moscú: Informe de investigación, 2004.

No sé cómo están las cosas en el GDS de otras entidades legales; solo puedo hablar sobre el GDS de mi propio transgas.

Transgaz es un proveedor de gas para RTG, que suministra gas a los consumidores directos y realiza acuerdos con ellos. Por lo tanto, transgaz, como entidad legal, no está financieramente interesada en distorsionar las lecturas de flujo, y los representantes de IWG no pueden realizar ninguna manipulación con los medidores de flujo de gas en el GDS de transgas (estos no son sus objetivos).

La situación en la que el IWG no puede cobrar el pago de los consumidores por El conjunto el gas liberado de las estaciones de distribución de gas se encuentra en todas partes y, como muestra la práctica, en el 99% de los casos esto no se debe a una medición incorrecta (en todos los sentidos) del flujo de gas en las estaciones de distribución de gas. Representantes del IWG visitan anualmente todos nuestros SRS con cheques. En los nodos de medición de flujo, sellaron todo lo que es posible (e incluso lo que, como pensábamos, no podía sellarse). Todos los cambios de parámetros se registran en archivos electrónicos calculadoras y se duplican (a través del sistema de telemecánica) en las computadoras del servicio de despacho.

La "salida cero" es bastante típica para los sensores de presión (especialmente los "absolutos"), pero si el flujo de gas comienza a diferir de los valores promedio, las razones comienzan a aclararse de inmediato.

Por lo tanto, sugiero "no busque un gato negro en una habitación oscura, especialmente si no está allí".

Alexey Georgievich, sí, no iba a "buscar gatos" solo se hizo una pregunta sobre teórico la posibilidad de manipular el saldo en el GDS - teóricamente, hay posibilidades ...

En cuanto a la práctica, estoy completamente de acuerdo contigo aquí, la probabilidad es bastante baja; hasta donde yo sé, todos representación regional Hay proveedores intermedios de Transgaz, con sus propias unidades de medición ... Y parece que los saldos en el sistema tienen un seguimiento bastante rígido: cuánto ingresó al sistema a través de las estaciones de refuerzo, la misma cantidad debería salir a través del GDS, entonces para hacer trampa cualitativamente, debe ajustar simultáneamente el SI en todas las etapas del suministro de gas, lo cual es bastante poco probable ...

Pero cuando el gas ingresa al MRG, aparecen muchos más agujeros negros allí, por ejemplo: el MRG no solo usa una densidad de gas diferente para los cálculos (relativa, en el aire), sino que también la promedian de alguna manera sobre algunos de sus cálculos (por ejemplo, temporada, seis meses, un año, es difícil de decir), es posible que todo sea legal allí, pero desde afuera parece sospechoso ...

Nuevamente, los coeficientes de temperatura para SI sin corrección de temperatura, instalados en la calle: ¿dónde se tiene en cuenta que el SI está en la calle, cómo se aplican? Y si el SI está en la habitación, pero el caudal es lo suficientemente grande (columna, hervidor) y el gas no tiene tiempo para calentarse y se enfría lo suficiente, ¿se tiene esto en cuenta en alguna parte?

EMPRESA UNITARIA DEL ESTADO FEDERAL

"INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA DE TODA RUSIA
INSTITUTO DEL SERVICIO METROLOGICO»

(FGUP VNIIMS)

ESTÁNDAR DE RUSIA

PROCEDIMIENTO TÍPICO DE MEDICIÓN
(DEFINICIONES) CANTIDADES DE GAS NATURAL PARA
CONSUMIDORES EN EL TERRITORIO DE LA FEDERACIÓN DE RUSIA

Inscrita en el Registro Federal de Métodos de Medición bajo el No.
FR.1.29.2002.00690

MOSCÚ
2002

DESARROLLADO POR FSUE "VNIIMS"

INTÉRPRETES: B.M. Belyaev

AI. Vereskov (jefe del tema)

APROBADO POR FSUE "VNIIMS" el 12.09.2002

FSUE REGISTRADA "VNIIMS" 09.12. 2002

PRESENTADO POR PRIMERA VEZ

PROCEDIMIENTO TÍPICO DE MEDICIÓN
(DEFINICIONES) CANTIDADES DE GAS NATURAL PARA
ASIGNACIONES DE DESEQUILIBRIO ENTRE PROVEEDORES Y
CONSUMIDORES EN EL TERRITORIO DE LA FEDERACIÓN DE RUSIA

La técnica se desarrolló teniendo en cuenta los requisitos de GOST R 8.563-96 GSI. Métodos para realizar mediciones, MI 2525-99 “GSI. Recomendaciones sobre metrología aprobadas por los Centros Metrológicos Científicos Estatales de la Norma Estatal de Rusia”, “Reglas para el Suministro de Gas a la Federación Rusa”, aprobado por el Gobierno de la Federación Rusa el 5 de febrero de 1998 bajo el No., "Reglas de contabilidad de gas", registrado en el Ministerio de Justicia de Rusia el 15 de noviembre de 1996 bajo el No. 1198.

1 ÁREA DE USO

1.1. Esta metodología establece el procedimiento para medir (determinar) la cantidad de gas natural para distribuir el desequilibrio entre proveedores y consumidores en el territorio de la Federación de Rusia utilizando el programa "Balance de gas natural".

2. MÉTODO DE MEDICIÓN

Para medir (determinar) la cantidad de gas natural en la distribución del desequilibrio, se realiza un procesamiento estadístico de los datos iniciales:

2.1.1. Determinar la estructura de relaciones en el sistema “proveedores-consumidores”.

2.1.1.1. Determine el número total n de proveedores y consumidores (en adelante, participantes en la operación contable o participantes). A cada participante se le asigna número individual, que puede tomar un valor de 1 a n.

2.1.1.2. Se determina el número total m de puntos de transmisión de gas (en lo sucesivo denominados puntos) y se les asignan números del 1 al m.

2.2. El procedimiento para medir (determinar) los valores de la cantidad de gas durante las operaciones contables (en lo sucesivo, valores contables).

La determinación de los valores contables se lleva a cabo de acuerdo con el método de análisis de datos estadísticos descrito en el Apéndice. La solución al problema de determinar los valores contables es de naturaleza algorítmica y se implementa utilizando el programa Natural Gas Balance desarrollado por FSUE VNIIMS. El algoritmo para calcular los valores contables se proporciona en el Apéndice. Todos los cálculos según el método se realizan utilizando el programa en modo automático.

2.2.1. Los datos enumerados en la página se procesan utilizando el programa Natural Gas Balance de acuerdo con una de las opciones de la página. El resultado es:

2.2.1.2. Valores correctivos a los resultados de la medición inicial, igual a la diferencia entre los valores contables y medidos.

2.2.1.3. El valor del desequilibrio de los resultados de la medición inicial en cada punto, igual a la diferencia entre la suma de las mediciones de los proveedores y la suma de las mediciones de los consumidores en este punto (en adelante, el desequilibrio inicial en el punto).

2.4.1. La elección de una de las opciones de solución para el ítem (ambas opciones están implementadas en el programa) se proporciona al usuario de la metodología. Esto se guía por las siguientes consideraciones.

Valores contables uj determinados según rubro. difieren de los resultados de la medición inicial vj en no más del error absoluto máximo permitido ∆j. Tal condición se introdujo porque su violación puede causar desacuerdo entre los participantes en la operación contable. En esta variante, la distribución del desequilibrio puede resultar completa o incompleta, según los valores numéricos específicos de los datos iniciales.

En este sentido, se proporciona una segunda opción para resolver el problema, según p. El desequilibrio se distribuye completamente, mientras que la condición de corrección limitada puede cumplirse o violarse.

2.4.2. La mejor opción para resolver el problema es la igualdad del desequilibrio residual a cero con una corrección limitada de los resultados iniciales de medición. Para estudiar esta posibilidad, el programa analiza los datos iniciales. recibir

3.2. El software matemático tiene en cuenta la forma especial y la estructura de datos de tareas específicas. La estructura de relaciones en el sistema "proveedores-consumidores" debe ser establecida por el cliente software en forma de diagrama (figura) y tabla y acordado con el desarrollador. Para ver un ejemplo de cómo especificar la estructura del enlace, consulte los apéndices , .

3.3. Es posible elegir el valor del parámetro de control p (ver apéndice, p.), que afecta la solución del problema de la siguiente manera: su valor determina si el desequilibrio se distribuirá en mayor medida entre los participantes en el operaciones contables, que dan cuenta de grandes cantidades, o su distribución será más equitativa entre todos los participantes. En base a esto, elija el valor del parámetro más apropiado en el rango especificado en el párrafo . Las siguientes opciones son posibles.

3.3.1. Al desarrollar un programa, se selecciona y fija un determinado valor de parámetro.

3.3.2. Se utilizan los resultados del análisis de datos y la recomendación para elegir el valor de p obtenido por el programa. La hipótesis estadística se prueba sobre la correspondencia de los errores de los resultados de medición con la distribución normal (la prueba la realiza el programa en modo automático). Si se acepta la hipótesis, se recomienda el valor p = 2.

3.3.4. La secuencia de acciones formulada en la página es implementada por el programa en modo automático.

3.4. Es posible fijar los valores iniciales medidos (o determinados por tasas de consumo) de la cantidad de gas para algunos de los participantes. Estos valores se incluyen en los datos de entrada, pero no se corrigen (esto significa que los valores contables son iguales a los valores en los datos de entrada que se utilizan para calcular el desequilibrio y permanecen sin cambios en el proceso de resolución). el problema). Al realizar los pagos bajo el programa, esta posibilidad puede implementarse en relación con cualquiera de los participantes, en particular, cuando se suministre gas a consumidores domésticos.

4.4. Al medir con medidores de gas sin compensación de temperatura de acuerdo con GOST R 50818-95 "Contadores de gas de diafragma de volumen", los factores de corrección se utilizan para llevar el volumen de gas medido a condiciones estándar de acuerdo con MI 2721-2002 "Técnica de medición típica para gas de membrana". contadores sin compensación de temperatura”.

4.5. Condiciones de medición. Al realizar mediciones, se observan las siguientes condiciones.

4.5.1. Gas de trabajo - gas natural - de acuerdo con GOST 5542-87 "Gases naturales combustibles para fines industriales y domésticos".

4.5.2. Condiciones de funcionamiento: los datos de pasaporte del instrumento de medición corresponden a las condiciones de funcionamiento reales para la región dada.

4.6. Procesamiento de resultados de medición.

4.6.1. Para obtener valores contables, valores correctivos (igual a la diferencia entre el valor contable y medido), factores de corrección a los resultados de medición (igual a la relación del valor contable al valor medido), los datos enumerados en el párrafo , son procesado de acuerdo con el método descrito en la sección.

4.6.2. El cálculo se realiza de acuerdo con el programa "Balance de gas natural".

4.6.3. Los valores contables de la cantidad de gas, los factores de corrección para los resultados de medición son calculados y aplicados por las organizaciones operativas del sistema de distribución de gas.

4.6.4. En el Apéndice se muestra un ejemplo de cálculo de valores contables, valores de corrección, factores de corrección para resultados de medición.

4.7. Registro de resultados de medición y cálculo de valores contables.

4.7.2. La información enumerada en la cláusula se almacena en una base de datos informática de las organizaciones operativas del sistema de distribución de gas.

APÉNDICE A

El ejemplo de cálculo se basa en el programa Natural Gas Balance desarrollado por FSUE VNIIMS.

Se requiere determinar los valores contables y distribuir el desequilibrio en la cantidad de gas de acuerdo con los resultados de las mediciones para el período del informe en el sistema "proveedores-consumidores" con la estructura de relación que se muestra en la figura del Anexo. El diagrama muestra 10 participantes en la operación de contabilidad y 3 puntos de transferencia de gas. Todos los participantes están involucrados en la distribución del desequilibrio. En el ejemplo, se adopta la numeración de participantes que se muestra en la figura.

Datos de medición numéricos iniciales videojockey(m3) y límites de error ∆ j la siguiente:

De acuerdo con este esquema y la regla p., se forma una tabla. La primera línea corresponde al primer elemento. 1 se coloca en la primera y segunda posición de la primera línea, porque proveedores corresponden a estas posiciones, -1 se coloca en el tercero, cuarto y quinto, porque estas posiciones corresponden a los consumidores, el 0 se coloca en las posiciones restantes de la primera línea, ya que los participantes con los números 6 - 10 no están relacionados con el primer artículo. Las líneas correspondientes al segundo y tercer párrafo se llenan de la misma forma. Consigue una mesa.:

casa » Inversiones » Determinación de las causas del desequilibrio del aceite. Mejorar el sistema de medición y medida de gas para reducir el desequilibrio e introducir tecnologías de ahorro energético en la industria del gas. Causas del desequilibrio de masa