El problema ocurría en un sistema que tenía un motor de AC acoplado flexiblemente a una unidad de fluido que estaba acoplada flexiblemente a una bomba de agua de alimentación de caldera multi etapas. Reemplazos frecuentes de los cojinetes motrices y de los coples flexibles en las bombas de alimentación de la caldera indicaron un problema posible de desalineación del eje. Varias falla del eje de la bomba también habían ocurrido y la causa exacta todavía no era determinada.
Históricamente, la unidad de fluido fue alineada 10 miles más bajo que los ejes del motor y de la bomba basados en recomendaciones de alineación por el fabricante (porque los ejes de la unidad de fluido se "expandiría térmicamente" hacia arriba 0.010” de fuera de línea a condiciones normales de operación). Ninguna información en la cantidad de movimiento jamás fue recibida de los fabricantes del motor o de la bomba y, por lo tanto, fue asumido que ningún movimiento ocurriría. El personal de la planta comenzó a preguntarse si las fallas del cojinete podrían ser atribuidas a la carga excesiva de los cojinetes de motor y de la bomba. También se preguntaron si, colocando la unidad de fluido más abajo que los ejes del motor y de la bomba durante los procedimientos de fuera de línea/enfriamiento de alineación, ellos causaban un desgaste rápido en los coples flexibles de tipo engranaje debido a desalineación.
Objetivos
Nuestros objetivos eran determinar cómo el motor – unidad de fluido - ejes de la bomba de agua de alimentación de caldera cambiaba de fuera de línea a condiciones de operación (también conocido como alineación caliente y fría o movimiento "termal") en el orden para posicionar apropiadamente los ejes al alinear esta maquinaria.
Como se tomaron las medidas
Decidimos utilizar dos técnicas diferentes para tomar las medidas de movimiento de la maquinaria de fuera-de-línea a operando (abreviado de ahora en adelante como OL2R, por sus siglas en ingles). El Micrómetro Interior - método de la esfera magnética (abreviado como IMTB) y el - Sistema de Conector de Barra-Tubería-esfera (abreviado como BRTC) fueron seleccionados como los dos métodos. La Figura 1 muestra el sistema de impulsión de la bomba-motor - unidad de fluido - en la central eléctrica. La Figura 2 muestra los principios operadores básicos del método de IMTB y la figura 3 muestra los principios operadores básicos del Sistema de BRTC.
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Trabajo realizado
Se diseño un marco de soporte, fabricado, y fue instalado para detener los sistemas de BRTC en el lugar. Los pernos de la carcaza de los cojinetes fueron utilizados como puntos de ancla para los marcos de apoyo. Los sistemas de BRTC fueron configurados para atravesar a través del motor a la unidad de fluido y de la unidad de fluido a los coples de la bomba como es mostrado en las figuras 4 y 5. Las esferas metalizas fueron conectadas al motor, a la unidad de fluido, y a la cubierta de la bomba justo debajo de las líneas centrales de rotación en los extremos interiores y exteriores utilizando pegamento epóxico para unirlos a los marcos. Las esferas metalizas también fueron conectadas a la base y al piso en un arreglo de pirámide para captar el movimiento en los tres ejes (X, Y, Z) como es mostrado en las figuras 6 y 7. Note sin embargo que cuatro de las esferas metálicas montadas en la base (extremo occidental del motor, bajo ambos coples, y extremo oriental inferior de la bomba) no estuvieron exactamente en el mismo plano como los otros. Cuando se usa esta desviación de eje Y, usted lo debe compensar al calcular el movimiento de las esferas bajo cada cojinete. Después de varios días para configurar los sistemas, los datos fuera de línea fueron captados para ambos sistemas el 9 de marzo por primera vez.
Experimentamos varios fallos técnicos durante el arranque y la operación del sistema impulsor. El cople entre el motor y la unidad de fluido estaba bajo en grasa, una conexión floja en uno de los sistemas de BRTC fue descubierta, la bomba trabajo hacia atrás debido a una válvula de verificación defectuosa, y un fuego ocurrió cuando desecho de soldadura cayó encima de la bomba. Después del contratiempo infernal, los sistemas de BRTC fueron cambiados y la unidad arranco. No nos tomó mucho tiempo darnos cuenta que, irónicamente, el sistema de BRTC entre el motor y la unidad de fluido tenía una frecuencia resonante que empataba la velocidad operacional de la máquina. Después de utilizar partes del sistema de BRTC para idear mecanismos de re-afinando de resonancia, nosotros los conectamos a las barras de extensión para alterar la frecuencia natural (mostrado en la figura 9). La alimentación en el sistema de BRTC entre el motor y la unidad de fluido varió considerablemente durante la recolección de datos. También descubrimos que la barra de Essinger en el interior del micrómetro expandiría térmicamente durante el proceso de medida especialmente cuándo las medidas fueron tomadas entre el motor y la unidad de fluido requiriendo frecuentes "re calibrados".
Para darle una idea de la cantidad de tiempo invertido para obtener todos estos datos, tomaría aproximadamente una hora captar cada conjunto de medidas en los sistemas de IMTB y BRTC y 98 conjuntos de dato fueron tomados del 9 de marzo al 3 de mayo. Innecesario decir que esta investigación consumió mucho tiempo y un gran desafío para diagnosticar.
Resultado de Medidas y Análisis
La Figura 10 muestra el movimiento que fue observado con el sistema de IMTB. La examinación de los datos de IMTB mostró por qué tuvimos que establecer las esferas en un arreglo de pirámide en vez de un arreglo triangular sencillo. La suposición en un arreglo triangular es que no habrá movimiento en dirección al axial (Z). Advierta la cantidad de movimiento en ambos extremos de todas las máquinas en la dirección axial. El motor se movió 19.1 miles al oeste en el extremo externo (oeste) y 34.9 miles al este en el extremo interior (este). Por lo tanto, en la línea central de rotación había un aumento de 54 miles en la longitud de la carcasa motriz. ¿Acaso el motor se expande esta cantidad o solo fue la línea central de rotación? Si el motor es fijado con pernos a la base en ocho puntos, y la base no se expandió ese tanto pero el motor si lo hizo, ¿entonces podría haber habido algún resbalón entre los pernos de pie y la carcasa motriz?
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La unidad de fluido (cople hidráulico) se movió 22.5 miles al extremo oeste en el motor (oeste) y 8 miles al este en el extremo de la bomba (el este). Por lo tanto, en la línea central de su rotación había un aumento de 30.5 mil en la longitud de la carcasa de la unidad de fluido. La bomba se movió 51.4 miles al extremo oeste en la unidad de fluido en su extremo (oeste) y la friolera de 87.7 miles al este en el extremo externo (este).
Por lo tanto, en la línea central de su rotación había un aumento de 139.1 mil en la longitud de la carcasa de la bomba (eso es casi 3/16”). Como usted puede ver, la cantidad de movimiento en la dirección axial era mucho más grande que la subida vertical y la conversión lateral en cada máquina en la transmisión.
Aquí está otra observación interesante que hicimos por mirar los datos de IMTB. Tres de las cuatro esferas en cada arreglo de pirámide fueron sujetadas al piso y/o la base, la esfera "objetivo" fue sujetada justo debajo de la línea central de rotación en cada extremo de una máquina. La Figura 12 muestra la ubicación de las esferas para la unidad de fluido y el cambio en la distancia entre la base y el piso de las esferas de fuera-de-línea a condiciones de operación (por ejemplo cualquiera de las F-J, J-K, M-N y N-O). Por ejemplo, la distancia J-K cuando en promedió fuera de línea es de 49.6540” y 49.6694” al operar. Eso es un cambio de 15.4 miles. Aparentemente la base también se expande termalmente o por lo menos cambia su forma. Como un recordatorio, cuidado extremo fue tomado para asegurar que el sistema de Barra de Essinger micrómetro interior fuera verificado con frecuencia en la barra de calibración para asegurar la certeza más alta de la medida. En el absoluto peor caso, la certeza general de las medidas fue quizá + /- 5 miles, pero no tres veces esa cantidad. Lo que hace que uno se empiece a preguntar qué exactamente es un punto de referencia "Arreglado".
La Figura 11 muestra el resumen de datos del sistema de BRTC. Las figuras 13 y 14 muestran el Lado deseado de fuera-de-línea y la vista aérea de la posición del eje del motor, unidad de fluido, y de la bomba. Las líneas anaranjadas representan las posiciones deseadas del eje de estas tres máquinas basadas en los datos recolectados del sistema de IMTB. Las líneas púrpuras representan las posiciones deseadas del eje del motor y la bomba que se utilizando el eje de la unidad de fluido como una referencia basada en los datos completos de los sistemas de BRTC. Como usted puede ver hay bastante variación entre lo que fue observado por el sistema de IMTB y el sistema de BRTC. No se sabe por qué había una diferencia tan radical entre los resultados de IMTB y los resultados de BRTC. Es improbable que los datos fueran tomados inexactamente y fuimos muy cuidadosos para asegurar la instalación y repetitivilidad de estos sistemas. La explicación más plausible quizás sea debido a la deformación en los puntos de anclaje de las carcasas de la máquina como es ilustrado en la Figura 15. ¿Acaso el movimiento de cada carcasa de la máquina de una hacia la otra durante la operación afecta las medidas?
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¿Acaso las barras que sostienen al sistema de BRTC en su lugar cambian su posición o forma durante la operación? Los datos pueden no concordar con los resultados de IMTB, pero nos muestran los sistemas de BRTC algo que todavía no acabamos de comprender? Nosotros no tenemos ninguna respuesta en este momento, pero es bastante intrigante, ¿no es así?
John Piotrowski es presidente de Turvac Inc., que proporciona capacitación industrial y servicios de campo en la alineación del eje, análisis de vibración, balanceo y análisis de desempeño. John es el autor de "La Guía de Alineación del Eje" y "Libro de trabajo de los principios básicos de alineación del eje". El trabaja febrilmente en un libro electrónico titulado “Turvac Filed Service Files”. Este artículo es uno de muchos casos que serán incluidos en el libro electrónico. John esta casado felizmente y tiene tres hijos y seis nietos. El disfruta de la pesca, el campismo, el rafting en aguas rápidas y hace un salsa excelente. El puede ser contactado en el teléfono 513-923-2771 o al correo electrónico: contactus@turvac.com