Manual Vibracion y Desplazamiento

COMPLEJO PETROQUIMICO MORELOS SISTEMA DE CAPACITACION INTERNA CURSO DE ACTUALIZACION DE OPERARIO ESPECIALISTA INSTRUMENTISTA

CLAVE DEL CURSO: EO6080X12

MODULO: 4

SISTEMA DE MONITOREO DE VIBRACION Y DESPLAZAMIENTO

INSTRUCTOR: TEC. FLORENTINO ALVAREZ CONTRERAS JUNIO 2012

CEDECA

1

INDICE PAG. INDICE

2

INTRODUCCION ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE MONITORIZACION DE VIBRACIONES RADIAL Y AXIAL POR SENSOR DE PROXIMIDAD.

3 4

SENSOR

4 PROXIMITOR

7 CABLE DE EXTENSIÓN

8 EQUIPO SIMULADOR DE VIBRACIÓN Y DESPLAZAMIENTO TK3-2

9 CURVA DE CALIBRACION DEL SENSOR

10 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN LA PROTECCIÓN AL TURBOCOMPRESOR

11

MEDICIÓN DE DESPLAZAMIENTO AXIAL

11

MEDICIÓN DE VIBRACIÓN RADIAL PROCEDIMIENTOS Y DESCRIPCIÓN PARA VERIFICAR EL VALOR DE ALARMA Y DISPARO POR DESPLAZAMIENTO AXIAL Y VIBRACION RADIAL.

13 15

AISLAMIENTO Y CORRECCION DE FALLAS

25 LOCALIZACION DE LOS SENSORES DE VIBRACION RADIAL HORIZONTAL Y VERTICAL

26

INSTALACION DEL SENSOR AXIAL, VERIFICACION DEL JUEGO AXIAL DE UN TURBO-COMPRESOR Y AJUSTE DEL CERO ELECTRICO EN EL MONITOR PROCEDIMIENTO PARA EL AJUSTE DEL CERO ELECTRICO EN EL MONITOR DE DESPLAZAMIENTO EN EL SISTEMA SKF M800A

28 30

PASOS PARA PUENTEAR POR SOFTWARE DISPAROS POR VIBRACION EN EL SISTEMA SKF M800A

32

PASOS PARA PUENTEAR POR SOFTWARE DISPAROS POR DESPLAZAMIENTO EN EL SISTEMA SKF M800A

33

2

PASOS PARA SALIR DEL SISTEMA Y EL PROGRAMADOR MANUAL CMMA853

34 TIPOS DE MONITORES DE VIBRACION

35

DEFINICION DE TERMINOS

36

HOJA PARA ANOTAR LOS VOLTAJES PARA REALIZAR LA CURVA DE SENSORES DE VIBRACION, DESPLAZAMIENTO Y KEYPHASOR

37

INTRODUCCION Durante muchos años el seguimiento de la situación mecánica de las maquinas rotativas se efectuaba y sigue efectuando con el mantenimiento preventivo, basado en inspecciones periódicas. El establecimiento de un mantenimiento predictivo, ha mejorado de forma considerable el seguimiento y diagnostico de la situación de la maquina rotativa. Ello conlleva que las revisiones y/o reparaciones se harán según situación del equipo y no según el tiempo de funcionamiento. La medición de Vibraciones y Desplazamientos Axiales, juegan un papel muy importante en el desarrollo de técnicas para mitigarla o reducirla, y en el establecimiento de límites en los niveles de vibración de la maquinaria existente en una instalación industrial. Las razones más habituales por las que una maquina o elemento de la misma pueden llegar a vibrar son: A. Vibración debida al Desequilibrado (Maquinaria rotativa). 3

B. Vibración debida a la Falta de Alineamiento (Maquinaria rotativa). C. Vibración debida a la Excentricidad (Maquinaria rotativa). D. Vibración debida a la falla de Rodamientos y cojinetes. E. Vibración debida a problemas de engranajes y correas de Transmisión (Holguras, falta de lubricación, roces, etc). En las maquinas con este tipo de fallos se generan cargas y vibraciones adicionales, causando daños prematuros en rodamientos, obturaciones y acoplamientos, también aumenta el consumo de energía. Gracias a los avances de la electrónica, actualmente se tienen instrumentos de medición altamente sofisticados que permiten cuantificar la vibración y desplazamiento de manera precisa, a través de diversos principios. Es por esto que es muy importante, un buen entendimiento de los transductores empleados para la medición de vibración, y su interfaz con los sofisticados equipos de instrumentación y adquisición de datos.

ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE MONITORIZACION DE VIBRACIONE RADIAL Y AXIAL POR SENSORES DE PROXIMIDAD. Está constituido por:     

Un sensor con cable integral. Un proximitor. Un cable de extensión. Modulo de señal (MONITOR). Cable blindado de señal de 3 hilos.

SENSOR FUNDAMENTO DE FUNCIONAMIENTO DE UN SENSOR DE PROXIMIDAD

4

SENSOR DE VIBRACION Este instrumento utiliza el principio de la corriente parasita (Foucault) para medir la distancia que hay desde la bobina, que está en la punta del sensor, hasta la superficie del eje observado. Un proximitor genera una pequeña radiofrecuencia, esta señal de RF llega a la punta del sensor. Cuando en el rango de la señal (es importante saber el GAP, es decir la separación entre el sensor y el eje observado), no hay ningún material conductor, toda la energía liberada en el área vuelve a la punta del sensor. Si una superficie conductora se aproxima a la punta del sensor se establece una corriente parasita y se crea una pérdida de energía eléctrica en la señal RF que se puede medir. Mientras más cerca se encuentre el material medido, mayor será la perdida de corriente parasita. Estas pérdidas toman la forma de una parábola, pero lo adecuado es que estas medidas tengan una salida lineal. El proximitor dispone de un compensador interno que proporciona esta linealidad. En resumen el sistema permite establecer una relación lineal entre la distancia entre el sensor - eje observado y un voltaje en DC.

SENSOR DE PROXIMIDAD DE NO CONTACTO O DE CORRIENTES EDDY Este sensor mide la distancia y los cambios que se producen entre cualquier material conductor (eje) y el mismo. El sensor dispone de un transductor que básicamente es una bobina de alambre de extremo plano que se encuentra en el extremo de una punta de cerámica. La bobina está protegida por fibra de vidrio epóxica no visible. El sensor de no contacto de 5 mm ó 8 mm, es un elemento primario para la medición de la vibración y desplazamiento, son los comúnmente usados y los más recomendables para la protección de maquinaria rotatoria, es el único que proporciona información exacta del movimiento de una flecha o rotor, por ver el movimiento real, ya sea vibración radial o desplazamiento axial. 5

Este sensor opera bajo el principio de las corrientes parásitas (Eddy), no tocan el objeto observado, es por esto que se le conoce como sensor de no contacto, está formado por una pequeña bobina plana de alambre de plata muy delgado colocado en la punta de un tornillo de acero inoxidable que le sirve de soporte, está protegido por fibra de vidrio epóxica y un cable integral del sensor que es un cable coaxial de 95 ohms y está disponible en longitudes de 0.5 metros y 1.0 metros. Característica eléctrica: 1. Resistencia DC (Nominal) Bobina del sensor:

3.3 ohms

Punta del centro del conductor: ohms/metro).

0225 ohms/ft

(0.738

Cuando circula una corriente eléctrica por la bobina, se forma a su alrededor un campo magnético, de tal manera que la presencia lejana o cercana de una superficie conductora, determinará en la bobina pérdidas mayores o menores respectivamente de energía eléctrica debido al efecto de inducción que ejerce el campo sobre el conductor, el cual al tener una determinada resistividad convierte esta energía en energía calorífica. Esa pérdida de energía eléctrica, se manifiesta en la bobina como una caída de potencial como la que normalmente existía en ella cuando no estaba frente a la superficie conductora. Un método ideal para colocar sensores para medir vibraciones radial en los ejes X Y, es posicionarlas vertical y horizontalmente con un ángulo de 90°, o bien posicionarlas a 45° a cada lado del eje central, manteniendo entre ambas los 90°. En las siguientes figuras se presenta el montaje típico de los sensores de no contacto o de corrientes Eddy para la medición de vibración y desplazamiento.

6

Montaje típico para medir vibración radial

Montaje típico para medir desplazamiento

PROXIMITOR El proximitor es un encapsulado que contiene un circuitería electrónica de estado sólido para generar una señal de radio frecuencia (RF) y está recubierta de resina epóxica para su protección, así como un encapsulado hecho de aluminio con dos tapas. Está constituido por un conector coaxial utilizado para la interconexión del sensor a través del cable de extensión, un alojamiento para el resistor de calibración y protección la cual es seleccionada de fábrica; fabricada con la técnica de película metálica y recubierta con una protección de silicona plástico, se localiza en la superficie del dispositivo, cuenta con un conector coaxial de acero inoxidable y recubierto con un baño de oro utilizado para conectar el cable de extensión y además cuenta con una terminal de salida, utilizada par interconexión con el monitor. Constituye la unidad amplificadora que acondiciona la energía eléctrica suministrada al sensor y ajusta la señal eléctrica recibida del sensor para proporcionar una salida de voltaje que es directamente proporcional al cambio de distancia. Para que el proximitor funcione siempre debe de estar alimentado con un voltaje constante de (-18 a -24 vcd) por medio de una fuente de alimentación. El voltaje de alimentación de (-18 a -24 vcd) es convertido a una señal de radio frecuencia de aproximadamente 2 MHz. Esta señal es aplicada al sensor que irradia una señal de radio frecuencia RF en su área 7

circunvecina en la forma de un campo magnético. Si no hay algún material conductivo dentro de dicho campo no habrá pérdida de potencia de la señal de radio frecuencia y si no hay perdida en la señal de radio frecuencia, la salida del proximitor se encontrará en su valor máximo de voltaje (-24 Vcd aproximadamente). La señal del sensor y el voltaje de alimentación son transmitidas entre el Proximitor y un monitor estándar por un cable de señal de tres conductores apantallado. El Proximitor puede colocarse hasta 3000 pies (304 metros) del monitor sin pérdida de rendimiento.

CABLE DE EXTENSIÓN El cable de extensión, es usado para conectar al sensor con el proximitor proporcionando una resistencia eléctrica adecuada, está formada de conectores coaxiales macho y hembra así como del cable coaxial. El cable de extensión de 5 mm de la serie 7200 están 8

disponibles con o sin armadura y en longitudes de 4 metros, 4.5 metros, 8 metros, 8.5 metros. Resistencia nominal DC: 1. Del centro del conductor:

0.225 ohms/ft. ( 0.74 ohms/metro )

2. Shield (Blindaje ):

0.017 ohms/ft. ( 0.06 ohms/metro )

Impedancia característica:

95 ohms

Extensión Cable 21747 -AXXX – BXX Descripción de la Opcion A: Opciones de Longitud del cable de extensión 040 4.00 metros (157 inches) 045 4.50 metros (177 inches) 080 8.00 metros (315 inches) 085 8.50 metros (335 inches) Note: Options -0 4 0 and -0 4 5 for use with 18745-03 solamente. B: Armor Option 0 0 Sin armadura. 0 1 Con armadura.

EQUIPO SIMULADOR DE VIBRACIÓN Y DESPLAZAMIENTO TK3-2

9

TK3-2 simulador de vibración y desplazamiento El instrumento simulador TK3-2 simula vibración y la posición o desplazamiento que sufre el eje, para calibrar los monitores de vibración y desplazamiento de cualquier marca. Verifica la condición de funcionamiento de las lecturas del monitor así como la condición del sistema del transductor de proximidad. Un sistema correctamente calibrado significa que las lecturas del monitor y las entradas del transductor son exactas. El TK3-2 simula desplazamiento mediante un micrómetro, al girar la perilla del micrómetro, el sensor se acerca o se aleja de una pieza fija produciendo con esto un desplazamiento en milésimas de pulgada. El sensor debe estar conectado al proximitor del monitor de desplazamiento a calibrar y un multímetro digital debe ser puesto entre las salidas COM y OUTPUT del proximitor para comprobar las lecturas del monitor contra la del multímetro. Para el monitor de vibración se procede a colocar el sensor en forma vertical sobre el plato del motor del TK3-2, una vez hecho esto, se procede a encender el motor del TK3-2 que hará girar la pieza; esta pieza contiene deformaciones en la superficie observada por el sensor de no contacto, al girar la pieza estas deformaciones son interpretadas por el proximitor como vibración en forma de una señal alterna.

CURVA DE CALIBRACION DEL SENSOR 10

Es una curva desarrollada con el sensor, en el cual se compara el GAP del sensor en milésimas de pulgadas contra la señal de salida del proximitor en volts. OBTENCION DE LA CURVA 1. Instale el sensor en el micrómetro deslizable del TK3-2 y asegúrelo. 2. Conecte el sensor al proximitor con el cable de extensión apropiado. 3. Conecte el voltaje de alimentación (-18 Vcd. a -24 Vcd.) al proximitor en las terminales VT (-18 vcd a -24 Vcd.) y COM. 4. Conecte el multímetro entre las terminales OUTPUT y COM del proximitor. 5. Ajuste el cursor del micrómetro en Cero milésimas y coloque el sensor de tal forma que este tope con la placa del micrómetro. El multímetro debe indicar Cero Vcd aproximadamente. 6. Coloque el cursor del micrómetro en 5 milésimas. El voltaje de salida del proximitor debe ser aproximadamente -1 VCD. 7. Mida y registre el voltaje de salida del proximitor en cada incremento de 5 milésimas hasta un valor máximo de 140 milésimas. 8. Grafique la curva con los valores obtenidos para ver como se encuentra el sistema. 9. Es recomendable anotar en la hoja de datos obtenidos el No. De sensor, No. De proximitor, No. De cable de extensión, TAG del instrumento, TAG del equipo y la fecha así como también anotarlos en la grafica, para llevar un control del comportamiento del sistema completo.

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CURVA CARACTERISTICA DE UN SENSOR, PROXIMITOR Y CABLE DE EXTENSION

VARIABLES QUE INTERVIENEN PROTECCIÓN AL TURBOCOMPRESOR

EN

LA

DESPLAZAMIENTO AXIAL ¿Qué es desplazamiento axial? Es el cambio de posición que sufre la flecha de cualquier maquina rotatoria al ser empujada axialmente hacia la izquierda o derecha de su posición óptima de operación (cero mils), las causas más comunes de este cambio de posición son los siguientes:   

Chumaceras desgastadas Continua velocidad de giro Rechazo de carga

En la figura siguiente es representado el desplazamiento axial que sufre el eje de una maquina rotatoria en milésimas de pulgada.

Desplazamiento axial.

MEDICIÓN DE DESPLAZAMIENTO AXIAL

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La medición de desplazamiento axial o mejor conocida como medición de GAP (distancia entre sensor y flecha) es efectuada por el sensor y transmitida al proximitor vía cable de extensión generalmente, y se lleva a cabo de la siguiente manera: El proximitor alimentado con (-18 a -24 Vdc) convertirá este voltaje en una señal de radiofrecuencia de 2 MHz. Esta señal es aplicada al sensor por medio del cable integral y de extensión, como se muestra en la figura 5. La bobina del sensor irradia la señal de radiofrecuencia en su área circunvecina como un campo magnético. Si no existe algún material conductivo dentro de una distancia específica que no afecte al campo magnético, no habrá pérdida de potencia en la señal de radiofrecuencia. Si no hay pérdida de potencia, la salida del proximitor se encontrara al máximo (-24 Vdc aprox.). Cuando flecha cruza el campo magnético, se generan corrientes Eddy sobre la superficie del material, resultando en una pérdida de potencia en la señal de radiofrecuencia. La salida del proximitor es reducida en forma proporcional. Si la flecha se acerca más al sensor, la pérdida de energía será proporcional. La distancia que existe entre la flecha y el sensor, es decir el GAP, es proporcional a un voltaje de corriente directa que se presenta a la salida del proximitor.

Figura 5 VIBRACIÓN RADIAL ¿Qué es vibración radial? Es la vibración que se produce perpendicularmente sobre la superficie de la flecha cuando esta gira, las causas de esta vibración son las siguientes: 

Desequilibrio de las partes rotativas.

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

Desalineamiento de los acoplamientos y cojinetes.



Deflexión de los ejes.



Engranes desgastados, excéntricos o dañados.



Cojinetes defectuosos



Fuerzas electromagnéticas.



Fuerzas aerodinámicas.



Fuerzas hidráulicas.



Frotamiento

La vibración se mide en milésimas de pico a pico o en micrones.

MEDICIÓN DE VIBRACIÓN RADIAL Si la superficie observada está girando y hay un cambio de distancia entre esta y el sensor el cual ocurre rápidamente, la amplitud de la señal de radiofrecuencia varia en forma proporcional al movimiento de pico a pico del movimiento de la superficie observada (figura 5), y hace que se genere una señal de amplitud modulada de la señal de radiofrecuencia. El proximitor alimentado con (-18 a -24 Vdc) convertirá este voltaje en una señal de radiofrecuencia de 2 MHz. Esta señal es aplicada al sensor por medio del cable integral y de extensión, como se muestra en la figura 6. El proximitor detecta la señal modulada como una señal de AC variando alrededor de un voltaje de DC constante (ajuste de GAP inicial). Si la vibración de la flecha es de 5 milésimas de pico a pico sobre un GAP de 50 milésimas, el voltaje constante de DC (aprox. de -8 Vcd) se mantiene constante, pero el voltaje de AC es de 1 volt de pico a pico (-7.5 a -8.5 Vdc) en proporción directa a la vibración de la flecha (factor de escala de 200 mV/ mil). Como se muestra en la figura 7. Este es el proceso de las mediciones de vibración radial, en uno o dos planos.

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Vibración radial

Figura 5

Figura 6

15

Figura 7

PROCEDIMIENTOS Y DESCRIPCIÓN PARA VERIFICAR EL VALOR DE ALARMA Y DISPARO POR DESPLAZAMIENTO AXIAL Y VIBRACION RADIAL. Calibración de la alarma y disparo del monitor de desplazamiento del sistema Bently Nevada y SKF M800A. Calibración del monitor GISA 2002. En esta actividad se necesita lo siguiente: 1 Multímetro digital FLUKE 1 Calibrador de vibración y desplazamiento TK3 1 Desarmadores 1 Cable de extensión de 95  1 Sensor de no contacto de 5 mm ó 8 mm 1. Ir al cuarto de control a dejar la copia de la orden de trabajo al personal de operación para que ellos inhiban cualquier disparo (comúnmente conocido como puentear la protección) que pudiese ocurrir durante la calibración de los monitores, siempre y cuando 16

el compresor este en operación si no está en operación no es necesario puentear. 2. Una vez estando en el área proceder a desconectar el cable de extensión del proximitor o canal que está siendo monitoreado.

Caja de proximitors 3. Colocar el sensor de no contacto, previamente conectado al cable de extensión, en el micrómetro del calibrador TK3-2. 4. Conectar nuestro cable de extensión al proximitor que desconectamos previamente, esto es, para simularle el voltaje del cero eléctrico. 5. Conectar el multímetro digital entre las terminales OUT y COM del proximitor antes mencionado, en la escala de Vcd.

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Medición del voltaje 6. Antes que nada necesitamos saber cuál es nuestro cero eléctrico, por lo que tenemos que girar el micrómetro del calibrador hasta que nuestro monitor de desplazamiento indique 0.0 mils. de desplazamiento. 7. Se observa y anota la lectura del voltaje que indica nuestro multímetro (este valor se encuentra entre -9.0 y -11.0 Vdc aproximadamente y es llamado cero eléctrico). El valor en este caso es de -9.75 Vcd.

Cero Eléctrico 8. En el siguiente paso se requiere del conocimiento de la sensibilidad del proximitor y de la siguiente relación: 18

Sensibilidad del proximitor = 200 mV / mils (7.87 mV/μm) Entonces se dice que el proximitor por cada 200 mV observados en el multímetro incrementara una milésima en el monitor de desplazamiento. 200 mV = 1 mils 1000 mV = X X = 5 mils. 9. Ahora, comprobaremos si lo anteriormente dicho es cierto. Empezaremos a girar el micrómetro para simular desplazamiento a partir de nuestro cero eléctrico, esto es, desde -9.75 Vcd = 0 mils y lo haremos en rangos de 1 Vdc, esto para que la indicación en nuestro monitor incremente o decremente en rangos de 5 mils por lo siguiente: 10. Giramos el micrómetro para incrementar valores a partir del cero eléctrico:

Lectura en multímetro digital(Vcd) -12.75 -11.75 -10.75 -9.75 -8.75 -7.75 -6.75

Lectura en monitor de desplazamiento (mils). 15 mils normal 10 mils normal 5 mils normal 0 mils (cero electrico) 5 mils counter 10 mils counter 15 mils counter

Hasta ahora el valor observado en el multímetro corresponde a la lectura observada en el monitor de desplazamiento. El siguiente paso es comprobar si el valor de alarma (alert) actúa en el punto ajustado o configurado por el operario de acuerdo al protocolo de protección de la maquina. El valor de actuación de la alarma es de 12 mils. 11. El monitor mando a alarmar en 12.15 Vdc que corresponde a la lectura del monitor o sea 12 mils. 5 mils. = 1 Vcd 12 mils. = X X= 2.4 Vcd. -9.75 Vcd (cero electrico) + 2.4 Vcd (valor de alarma)= -12.15 Vdc (Normal) 19

-9.75 Vcd (cero electrico) - 2.4 Vcd (valor de alarma)= (Counter)

-7.35 Vdc

Si esto no ocurriera así, entonces habrá que reajustar el valor de alarma en el monitor de acuerdo al manual del fabricante.

12. El siguiente paso es comprobar si el ajuste de disparo (danger) es correcto; giramos el micrómetro hasta que el multímetro nos indique 5 mils. = 1 Vcd 15 mils. = X X = 3.0 Vcd. -9.75 Vcd (cero electrico) + 3.0 Vcd (valor de alarma)= -12.75 Vdc (Normal) -9.75 Vcd (cero electrico) – 3.0 Vcd (valor de alarma)= -6.75 Vdc (Counter)

Si bien, el disparo actuó a un valor de -12.83 Vcd, unas décimas arriba del valor al que debió actuar. Entonces se procede a ajustar el disparo (danger) en el monitor, de acuerdo como lo indica el manual del fabricante. Nuevamente se gira el micrómetro hasta llegar al valor de disparo, en el multímetro se observo -12.76 Vcd y si la alarma del disparo se presento en este valor, con esto se puede decir que el monitor de desplazamiento esta OK. Todos los datos obtenidos se registran en una hoja de protocolos, en esta quedan registrados los siguientes datos:

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VARIABLE Y CONDICIÓN A PROTEGER

TAG

ALTO DESPLAZAMIENT O AXIAL ROTOR DE TURBINA

GISA 2002

VALOR DE ACTUACIÓ SE QUEDO N DE LA ENCONTR CALIBRAD PROTECCIO O A: O A: N ALARMA 12 MILS NORMAL 12 MILS COUNTER

12 MILS

12 MILS

DISPARO 15 MILS NORMAL 15 MILS COUNTER

15.5 MILS

15 MILS

FECHA DE PROG. DE LA PRUEB A

FECHA DE EJECUCIÓ N DE LA PRUEBA

OBSERVACION ES

CALIBRACIÓN DE LA ALARMA Y DISPARO DEL MONITOR DE VIBRACIÓN RADIAL DEL SISTEMA BENTLY NEVADA MODELO 3300 Y SKF M800A Calibración del monitor YISA-2001 V/H. En esta actividad se necesito el siguiente material y equipo:      

1 1 1 1 1 1

Multímetro digital FLUKE Calibrador de vibración y desplazamiento TK3-2 Desarmadores Cable de extensión de 95  Sensor de no contacto de 5mm o 8mm Extensión de 120 AC

Se coloca el multímetro digital entre las terminales OUT y COM del proximitor correspondiente, en la escala de mVca. 1. Se sigue la misma rutina que para la calibración del monitor de desplazamiento, pero en esta ocasión se calibrara el monitor de vibración YISA 2001- V / H y le corresponde dos canales por monitor, uno vertical y otro horizontal. 2. Sin encender el calibrador de vibración TK3-2 y con el sensor colocado verticalmente al disco del motor de prueba del calibrador 22

se procede a ajustar el voltaje de GAP, este voltaje tiene que ser entre -8.5 Vcd y -9 Vcd.

Simulación de vibración 3. Se enciende el TK3 a una velocidad media del motor, se observa que empieza a girar la pieza ubicada en su interior, en este momento se cambia la escala del multímetro digital para medir mVca, como esta pieza tiene deformaciones que, son interpretadas por el sensor como vibración; como la vibración se mantiene en un valor de pico a pico y además el sensor envía una señal modulada en amplitud hacia el proximitor, este a su vez tiene una salida de voltaje alterno, el cual es proporcional a la vibración pico a pico que produzca la flecha del turbocompresor. 4. Una vez conectado el cable de extensión al proximitor del canal de vibración a calibrar, se procede a mover el sensor del centro hacia fuera de la cara de la pieza, esto producirá más vibración. La variación se hace de acuerdo a la siguiente relación: Sensibilidad del proximitor = 200 mV / mils (7.87 mV/ μm) V

V

rms

=Vp/

2

= 200 mV V p = 100 mV

p-p

= 100 mV / 1.414213562 = 70.71067814 mVca 23

Esto quiere decir que el incremento en volts por cada milésima será de 70.71067814 mVca.

Tabla de equivalencias

1 1 1 1

micrómetro (μm) milímetro (mm) milésimas (mils) milésimas (mils)

= 0.03937 milésimas (mils) = 39.37 milésimas (mils) = 0.0254 milímetro (mm) = 25.4 micrómetro (μm)

VRMS =

Vp 2

%

Mils.

Vp

VRMS (mils)

μm

0

0

0

0

0

1 2 3 4 5 6 7 8

100 200 300 400 500 600 700 800

70.71067812

0.984250

141.4213562 212.1320344 282.8427125 353.5533906 424.2640687 494.9747468 565.6854249

1.968500 2.952750 3.937000 4.921250 5.905500 6.889750 7.874000

25 50 75 100

VRMS (μm) 0 69.5969849 4 139.193970 208.790955 278.387940 347.984925 417.581910 487.178895 556.775880

Se procede a variar entonces en incrementos de 70.7106 mVca, hasta llegar al valor de actuación de la alarma y el disparo. Si el monitor manda a alarmar en 212.1320 mVca entonces la alarma esta 24

correctamente ajustada, Si esto no ocurriera así, entonces habrá que reajustar el valor de alarma en el monitor de acuerdo al manual del fabricante, de la misma manera para el disparo. Si en el multímetro indica un voltaje de 282.8427 mVca y se presenta el disparo, quiere decir que está bien ajustado el valor de disparo. La alarma y disparo son ajustados para los dos canales (vertical y horizontal).

Los datos también son registrados en la hoja de protocolos:

TAG

YISA 2001 V /H

VARIABLE Y CONDICIÓN A PROTEGER

ALTO VIBRACIÓN RADIAL TURBINA LADO LIBRE

VALOR DE ACTUACIÓ SE QUEDO N DE LA ENCONTR CALIBRAD PROTECCIO O A: O A: N

ALARMA 3 MILS

3.2 MILS

3 MILS

DISPARO 4 MLS

4 MLS

4 MLS

FECHA DE PROG. DE LA PRUEB A

FECHA DE EJECUCIÓ N DE LA PRUEBA

OBSERVACION ES

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AISLAMIENTO Y CORRECCION DE FALLAS

INDICACION DE FALLA

Voltaje entre las terminales del Proximitor COM y VT fuera de rango de (-18 a -24 Vdc)

Voltaje entre salida Proximitor y terminales COM permanecen en 0 volts

CAUSA PROBABLE

1.- Fuente de alimentación defectuosa. 2.- Cableado defectuoso entre fuente de alimentación y Proximitor.

1.- Cortocircuito en el cableado de campo o en el instrumento conectado a la terminal de salida del Proximitor. 2.- Proximitor dañado

Voltaje entre salida(OUTPUT) Proximitor y terminales COM es mayor de 0 y menor de 1 volts

1.- Cortocircuito en el sensor o cable de extensión. 2.- Cortocircuito en la conexión del sensor o conector del cable de extensión. Nota: Un GAP menor de 10 milésimas entre la punta del sensor y la superficie observada puede causar una indicación de corto circuito.

AISLAMIENTO Y CORRECCION Desconectar los cables de salida de la fuente de alimentación. Si no está en el rango de -18 a -24 Vdc. Sustituir la fuente de alimentación. Si el voltaje de salida de la fuente de alimentación esta en el rango de -18 a -24 Vdc. El defecto esta en el cableado entre alimentación y Proximitor ó en el Proximitor. Conectar los cables a la fuente y desconectar en el Proximitor. Si el voltaje en las terminales que conectan al Proximitor no es correcto, sustituir el cable. Si el voltaje es correcto, sustituir el Proximitor. Desconectar los cables de la terminal de salida (OUTPUT) del Proximitor. Medir el voltaje entre salida (OUTPUT) del Proximitor y la terminal COM. Si la lectura es distinta de 0, sustituir el cableado de campo o el instrumento conectado a la terminal de salida (OUTPUT) del Proximitor. Si el voltaje es 0, cambiar el Proximitor. Desconectar el cable de extensión del Proximitor. Medir voltaje entre la salida (OUTPUT) del proximitor y la terminal COM. Si no ha variado, cambiar el Proximitor. Si hay algunos voltios entre Proximitor COM y la terminal VT, existe cortocircuito en el sensor o en el cable de extensión. Limpiar las conexiones del sensor y conectores del cable de extensión con un solvente dieléctrico. Reconectar la conexión del sensor y el cable de extensión al Proximitor. Medir el voltaje entre la salida del Proximitor y la terminal COM. Si hay 0 volts cambiar el cable de extensión. Si

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aun hay 0 volts cambiar el sensor.

1.- Proximitor dañado. Voltaje entre la salida del Proximitor y la terminal COM da algunos volts pero es diferente entre el voltaje entre COM y la terminal VT

Voltaje entre salida Proximitor y la terminal COM es idéntico al voltaje entre COM y la terminal VT

2.- Circuito abierto en el sensor o cable de extensión. Nota: Un GAP muy grande entre la punta del sensor y la superficie observada, origina una indicación similar a la de circuito abierto en el sensor o cable de extensión.

1.- Cortocircuito en el cableado entre la Salida del Proximitor y terminales VT. 2.- Proximitor dañado.

Desconectar el cable de extensión. Con un pedazo de cable puentear el núcleo central a la armadura del conector coaxial del Proximitor y medir el voltaje de salida. Si el voltaje no está entre 0.6 y 0.8 volts, cambiar el Proximitor. Si el voltaje está entre 0.6 y 0.8 Volts hay un circuito abierto, bien en el cable de extensión o en el sensor. Medir con el multímetro la resistencia del conductor exterior e interior del cable de extensión conectado al sensor. La resistencia debe ser de 5 a 20 ohms. Si existe circuito abierto o en corto, desconectar el cable de extensión y medir la resistencia de la conexión del sensor y del cable de extensión por separado. La resistencia normal del sensor medida del centro al exterior es de 3 a 9 ohms. La resistencia del cable debe ser de 2 a 10 ohms medida de centro a centro, y de 0 a 1 ohms medida de exterior a exterior, cambiar el sensor o cable defectuoso. Desconectar el cable de la terminal de salida del Proximitor. Medir voltaje entre la salida del Proximitor y la terminal COM. Si el voltaje es menor que la alimentación, hay cortocircuito en el cable entre la salida del Proximitor y la terminal VT. Si el voltaje es el mismo, cambiar el Proximitor.

LOCALIZACION DE LOS SENSORES DE VIBRACION RADIAL HORIZONTAL Y VERTICAL La localización de los sensores de vibración (Radiales) se efectúa de manera que (Tal como lo indica la figura 3) si usted se coloca en frente del rotor viendo hacia el sur y traza imaginariamente un eje de coordenada en el frente, y comienza a girar en sentido contrario a las manecillas del reloj partiendo del eje vertical en forma descendente, el primer sensor de vibración (Radial) que encontrara es el horizontal (X) y posteriormente el vertical (Y). 27

Y a X (CW): Giro en sentido favor de las manecillas de reloj. X a Y (CCW): Giro en sentido contrario de las manecillas del reloj.

INSTALACION DEL SENSOR AXIAL, VERIFICACION DEL JUEGO AXIAL DE UN TURBO-COMPRESOR Y AJUSTE DEL CERO ELECTRICO DEL MONITOR. Este procedimiento se realiza en conjunto con el departamento mecánico y siempre es necesario realizarlo cuando el sensor es retirado ó movido accidentalmente de la maquina o se tiene duda de su medición y por consecuencia nuestro cero eléctrico será distinto al cero eléctrico anterior, el cual deberá reajustarse en el monitor. Procedimiento: 1. Una vez estando en el área proceder a conectar el multímetro digital entre las terminales OUT y COM del proximitor del sensor a ajustar seleccionando la escala del multímetro en Vcd. 2. Conectar el cable de extensión del proximitor al sensor y verificar que el voltaje varíe al acercarle algo metálico, esto es por seguridad de que estamos conectados correctamente en el proximitor o que el cable de extensión es el correcto del sensor a ajustar. 3. Preguntarle al mecánico cuanto tiene la máquina de juego axial total y para que lado esta recargada la flecha (Rotor). 4. Colocar el sensor a un voltaje de GAP inicial confiable calculado de acuerdo al juego axial total de la flecha (Rotor), de la posición del sensor y de la ubicación de la flecha (Rotor). Ejemplo: Si el juego axial total es de 10 Mils. Entonces será 5.0 Mils. Lado normal y 5.0 Mils. Lado Counter, Ver fig. 1. Entonces si la flecha esta posicionada hacia lado normal hacia el sensor el voltaje de GAP al cual se ajustara el sensor debe ser de cuerdo al cálculo a -9.00 28

Vcd ± 0.1 Vcd. Aproximadamente ver fig. 2, partiendo de un GAP inicial de 50.0 Mils. Equivalente a -10.0 Vcd. Que recomiendan los fabricantes. Nota: Como el factor de escala del proximitor es de 200 mV/mil (7.87 mV/μm) entonces 5.0 Mils. Equivale a -1.0 Vcd por lo tanto ese valor de voltaje se le quita al valor de -10.0 Vcd (50 Mils.) del GAP inicial dando como resultado -9.00 Vcd, ya que la flecha esta lado normal hacia el sensor y cuando la flecha esta hacia el sensor el voltaje disminuye y cuando la flecha se aleja del sensor el voltaje aumenta.

Figura 1 Figura 2 5. Solicitar al mecánico que desplace la flecha (Rotor) hacia lado contrario y anotar el valor de voltaje que nos muestra el multímetro, este movimiento debe ser repetido como mínimo 3 veces, hacia el lado normal y lado contrario para verificar que el juego que tiene la maquina nos lo repita el sensor. 6. Una vez tomada las lecturas se procede a realizar el cálculo para comprobar el juego axial que tiene la maquina con respecto al juego que nos proporciono el mecánico y el cual no debe de existir mucha diferencia entre el calculado y el que proporciono el mecánico. Ejemplo del cálculo: A la lectura mayor de Vcd tomada en el multímetro se le resta la lectura menor de Vcd tomada en el multímetro y la diferencia algebraica se multiplica por 5.0 Mils dándonos por resultado el valor de juego axial de la flecha (Rotor). JUEGO AXIAL TOTAL= (Lectura Mayor – Lectura Menor) (5.0 Mils.) 7. Ahora para conocer el cero eléctrico actual del monitor se toma de todas las lecturas anotadas el valor de voltaje mayor y el valor de voltaje menor, sumándose ambas y se divide entre dos, así es como obtenemos el cero eléctrico nuevo del monitor. CERO ELÉCTRICO= (Lectura Mayor + Lectura Menor) / (2) 8. Posteriormente se procede a realizar el ajuste de cero al monitor, simulándosele con el TK-3 con un sensor externo colocado en el micrómetro del equipo ó una fuente de voltaje de CD, él valor de voltaje obtenido del cero eléctrico y ajustándose de acuerdo al procedimiento del manual del monitor del fabricante. Nota: Como antecedente se puede saber cuál es cero eléctrico anterior, por lo 29

que tenemos que girar el micrómetro del calibrador hasta que nuestro monitor de desplazamiento indique 0.0 mils. de desplazamiento y en el multímetro nos indicara el valor de voltaje en el cual el monitor nos indicara cero milésimas anotándose este valor para su registro en bitácora correspondiente y compararlo con el cero actual.

9. Una vez realizado el ajuste en el monitor se le comenta al mecánico que desplace la flecha (Rotor), hacia lado normal y contrario y verificamos que en el monitor nos indique las mismas milésimas hacia el lado normal y Counter. 10. Para finalizar se verifica que este bien apretado los conectores hembra y macho del cable de extensión y el sensor así como también el conector del cable de extensión en el proximitor. Nota: Los conectores de interconexión del sensor – cable de extensión de preferencia se deben de limpiar con un solvente dieléctrico y aislarlo de preferencia con cinta teflón. (No utilizar cinta de aislar en la interconexión de los conectores del sensor – cable de extensión ya que la temperatura y la brisa de aceite disuelven el pegamento del mismo).

PROCEDIMIENTO PARA EL AJUSTE DEL CERO ELECTRICO EN EL MONITOR DE DESPLAZAMIENTO EN EL SISTEMA SKF M800A 1. Seleccionar el canal a ajustar. 2. Conectar el configurador manual CMMA853 en la caratula del sistema o en las caratulas remotas del cuarto de control o el de la turbina. El cual desplegara el siguiente menu principal: CONECTOR J1 LUGAR DONDE SE CONECTA EL CONFIGURADOR MANUAL CMMA853

Use < - , - >, SELECT key CHANNEL/mon/s

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El cual debera estar flasheando el menu CHANNEL. 3. Oprimir la tecla SELECT del configurador desplegara el siguiente parametro de configuracion Identificacion>. 4. Oprimir la tecla del configurador hasta seleccionar el parametro . 5. Oprimir la tecla SELECT del programador y aparecerá el siguiente sub-menu. 6. Min Range: -40.0 MIL> 7. Oprimir la tecla del configurador y aparecerá el siguiente sub-menu . 8. Oprimir la tecla del configurador y aparecerá el siguiente sub-menu . Que es el valor de cero eléctrico anterior. 9. Oprimir la tecla del configurador y aparecerá el siguiente sub-menu . 10. Oprimir la tecla del configurador y aparecerá el siguiente sub-menu , SELECT key CHANNEL/mon/s Desconectar el PLUG del configurador de la caratula.

AJUSTE DEL CERO EN EL MONITOR BENTLY NEVADA MODELO 3300

PASOS PARA PUENTEAR POR SOFTWARE DISPAROS POR VIBRACION EN EL SISTEMA SKF M800A 31

1. Seleccionar el canal a puentear. 2. Conectar el configurador manual CMMA853 en la caratula del sistema o en las caratulas remotas del cuarto de control o el de la turbina. El cual desplegara el siguiente menu principal:

Use < - , - >, SELECT key CHANNEL/mon/s El cual debera estar flasheando el menu CHANNEL. 3. Oprimir la tecla SELECT del configurador desplegara el siguiente parametro de configuracion Identificacion>. 4. Oprimir la tecla del configurador hasta seleccionar el parametro . 5. Oprimir la tecla SELECT del programador. 6. Oprimir la tecla del configurador hasta seleccionar el parámetro . 7. Oprimir la tecla SELECT del programador. 8. Oprimir la tecla del configurador hasta seleccionar el parámetro: DISABLE. 9. Oprimir la tecla ENTER del programador. 10. Oprimir la tecla STORE y esperar hasta que se almacene el cambio.

PASOS PARA SALIR DEL SISTEMA 3. Oprimir la tecla CLEAR del configurador hasta regresar al menú de inicio:

Use < - , - >, SELECT key CHANNEL/mon/s 4. Desconectar el PLUG del configurador de la caratula.

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PASOS PARA PUENTEAR POR SOFTWARE DISPAROS POR DESPLAZAMIENTO EN EL SISTEMA SKF M800A 1. Seleccionar el canal a puentear. 2. Conectar el configurador manual CMMA853 en la caratula del sistema o en las caratulas remotas del cuarto de control o el de la turbina. El cual desplegara el siguiente menu principal:

Use < - , - >, SELECT key CHANNEL/mon/s El cual debera estar flasheando el menu CHANNEL. 3. Oprimir la tecla SELECT del configurador desplegara el siguiente parametro de configuracion Identificacion>. 4. Oprimir la tecla del configurador hasta seleccionar el parametro: . 5. Oprimir la tecla SELECT del programador. 6. Oprimir la tecla del configurador hasta seleccionar el parámetro: . 7. Oprimir la tecla SELECT del programador. 8. Oprimir la tecla del configurador hasta seleccionar el parámetro: DISABLE. 9. Oprimir la tecla ENTER del programador. 10. Oprimir la tecla del configurador hasta seleccionar el parámetro: . 11. Oprimir la tecla SELECT del programador. 12. Oprimir la tecla del configurador hasta seleccionar el parámetro: DISABLE. 13. Oprimir la tecla ENTER del programador. 14. Oprimir la tecla STORE y esperar hasta que se almacene el cambio.

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PASOS PARA SALIR DEL SISTEMA 1. Oprimir la tecla CLEAR del configurador hasta regresar al menú de inicio:

Use < - , - >, SELECT key 2. Desconectar el PLUG del configurador de la caratula.

PROGRAMADOR MANUAL CMMA853

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TIPOS DE MONITORES DE VIBRACION

MONITOR DE VIBRACION BENTLY NEVADA MODELO 7200

MONITOR DE VIBRACION BENTLY NEVADA MODELO 3300

MONITOR DE VIBRACION BENTLY NEVADA MODELO 3500

MONITOR DE VIBRACION SKFMODELO M800A

DEFINICION DE TERMINOS SENSOR: Es un dispositivo usado para la medición de proximidad, el cual irradia un campo magnético generado por una señal de radiofrecuencia en un área específica para obtener mediciones sin contactos de espacios estáticos o variables.

PROXIMITOR: Es un dispositivo transductor y generador de una señal de radiofrecuencia la cual maneja al sensor y así convertir el GAP del sensor en una señal de voltaje lineal y proporcional. CABLE DE EXTENSION: Es un cable coaxial de longitud especifica el cual interconecta al sensor y su cable integral con el proximitor. CURVA DE CALIBRACIÓN DEL SENSOR: Es una curva desarrollada con el sensor, en el cual se compara el GAP del sensor en milésimas de pulgadas

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contra la señal de salida del proximitor en volts. Esta representa las características de operación del conjunto: sensor, cable integral, cable de extensión y proximitor. GAP: Es el claro o distancia entre la punta del sensor y la superficie observada. GAP INICIAL RECOMENDADO: Es el punto sobre la curva de calibración que corresponde al centro aproximado de la recta operacional de la curva. Este punto puede ser expresado en milésimas de pulgada o en VCD. SUPERFICIE OBSERVADA: Es la superficie desde la cual el sensor está separado. Esta superficie es también la superficie que está siendo monitoreada por cambios de GAP entre el sensor y la superficie observada. RUNOUT MECANICO: Esto es, las variaciones que ocurren en las modificaciones del GAP debido a las alteraciones o imperfecciones de la superficie observada. RUNOUT ELECTRICO: Es el error de la señal medida por el sistema, de proximidad y el cual se debe a las imperfecciones en la superficie observada causada por: Magnetismo, dureza no – uniforme, composición no – uniforme. CW: Clockwise (A favor de las manecillas del reloj) CCW: Counterclockwise (En contra de las manecillas del reloj) DEFINICIÓN DE CORRIENTES EDDY: Esta basada en los principios de la inducción electromagnética y es utilizada para identificar o diferenciar entre una amplia variedad de condiciones físicas, estructurales y metalúrgicas en partes metálicas ferromagnéticas y no ferromagnéticas, y en partes no metálicas que sean eléctricamente conductoras. Las corrientes de Eddy son creadas usando la inducción electromagnética, este método no requiere contacto eléctrico directo con la parte que está siendo inspeccionada. VRMS (Voltage Root Mean Square): Voltaje Raíz Media Cuadrática

HOJA PARA ANOTAR LOS VOLTAJES PARA REALIZAR LA CURVA DE SENSORES DE VIBRACION, DESPLAZAMIENTO Y KEYPHASOR TAG: TAG: MILS.: 0 5 10

VOLTS.: EQUIPO: FECHA:

MILS.: 0 5 10

VOLTS.:

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15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140

NO. PROXIMITOR: PROXIMITOR:

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140

NO.

NO. DE SENSOR: SENSOR:

NO. DE

NO. DE CABLE DE EXT.: DE EXT.:

NO. DE CABLE

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