Solución de problemas de vibración excesiva en un compresor alternativo de N2
Localice y caracterice la vibración antes de alinearla: distinga las fuentes de vibración de la base, rotatorias, alternativas, pulsantes, de tuberías, de la cruceta y de los cojinetes mediante mediciones repetibles.
Los compresores alternativos generan fuerzas periódicas normales y pulsaciones de gas, por lo que la pregunta útil no es si la máquina vibra, sino si el nivel, el contenido de frecuencia, la ubicación o la tendencia han cambiado. Un informe del operador sobre vibraciones debe convertirse primero en una medición: ¿qué alojamiento de cojinete, punto del bastidor, cilindro, tubería o soporte se mueve, en qué dirección, con qué carga y velocidad? Compare la vibración general y, cuando la condición lo justifique, el espectro de vibración con una línea base conocida y correcta. La holgura mecánica, los problemas de cimentación, la desalineación del acoplamiento, la tensión en las tuberías, las pulsaciones de gas, las fallas en las válvulas, el desgaste del cabezal, el estado de los cojinetes y la resonancia pueden crear diferentes patrones. Evite apretar pernos o realizar cambios de alineación aleatorios hasta que se haya acotado la fuente, ya que estas acciones pueden ocultar evidencia o transferir cargas a otro lugar.
Términos de diagnóstico de vibraciones
- espectro de vibración
- Una representación de la vibración en el dominio de la frecuencia que se utiliza para identificar componentes relacionados con la velocidad de funcionamiento, los armónicos, los impactos, la resonancia o la pulsación.
- perno de cimentación
- Un elemento de fijación o anclaje que transfiere las cargas de la máquina a la cimentación y que puede contribuir al movimiento si está suelto o mal fijado con mortero.
- alineación de acoplamiento
- La relación del eje entre el motor y el compresor se comprueba en frío y, cuando es necesario, se corrige en función de los cambios en la posición de funcionamiento.
- pulsación
- Variaciones periódicas de la presión del gas, generadas por cilindros y válvulas de movimiento alternativo, que pueden excitar tuberías o recipientes.
- cruceta
- El componente de guía recíproca que transmite el movimiento de la biela al vástago del pistón en muchos diseños de compresores.
- cojinete
- Un soporte para engranajes giratorios o alternativos cuyo desgaste, lubricación o daño pueden alterar la vibración y la temperatura.
1. Defina dónde, cuándo y en qué dirección cambió la vibración.
Registre la carga, la presión de succión y descarga, la velocidad, el estado de la etapa y qué máquinas o válvulas están en servicio. Realice mediciones en puntos repetibles de las carcasas de los cojinetes, el bastidor, los soportes de los cilindros y las tuberías seleccionadas. Anote la dirección horizontal, vertical y axial. Un problema de vibración que aparece solo después de que arranca un segundo compresor puede deberse a una interacción estructural o de pulsación, en lugar de a daños internos en la primera máquina.
Compare con los datos de puesta en marcha o las tendencias recientes. Un cambio brusco tras el mantenimiento indica desalineación, holgura, montaje incorrecto o tensión en las tuberías. Un aumento gradual a lo largo de los meses sugiere desgaste, holgura, deterioro de la base o cambios en las condiciones del proceso. Un cambio rápido y severo con ruido de impacto debería activar una parada controlada según los criterios de la planta.
2. Inspeccione primero los cimientos, el mortero, los soportes y la holgura mecánica.
Busque pernos de cimentación sueltos o dañados, lechada agrietada, marcas de fricción, movimiento del marco, indicios de apoyo blando, protecciones sueltas, soportes de tuberías y conexiones de diámetro reducido. No apriete los elementos de fijación estructurales a un par de apriete aproximado. Siga las especificaciones del fabricante y del diseño de la cimentación. Un soporte suelto puede amplificar la excitación normal y generar una vibración aparente considerable sin que haya una falla en el apoyo.
Observe las tuberías durante su funcionamiento desde un lugar seguro. El contacto repetido, el desprendimiento de un soporte o el movimiento brusco de una pequeña rama bajo una carga determinada pueden indicar resonancia o pulsación. Es necesario corregir el diseño del soporte mediante una revisión de ingeniería, en lugar de simplemente añadir abrazaderas rígidas, ya que esto puede transferir la tensión a una boquilla u otro tramo.
Después de confirmar las condiciones del terreno, revise el sitio. vibración del compresor de nitrógeno Recurso para hacer coincidir el requisito con una familia de compresores realista. La verificación cruzada aquí está relacionada con la solución de problemas de vibración excesiva en compresores alternativos de N2.
3. Separar las señales de velocidad de rotación y alineación de las fuerzas recíprocas.
Verifique la velocidad de funcionamiento real y compare los picos espectrales con la frecuencia de funcionamiento y los armónicos. La desalineación del acoplamiento, el desequilibrio, los componentes doblados y la holgura pueden acentuar diferentes direcciones y frecuencias. La alineación debe verificarse mediante el método aprobado tras confirmar el estado de la base y la tensión de la tubería, ya que alinear una máquina con cargas externas presentes produce una corrección temporal.
Revise cualquier trabajo reciente en el motor, acoplamiento, volante, correa o controlador. Verifique el estado del acoplamiento, el chavetero, las protecciones y la integridad de los sujetadores bajo bloqueo. Si el tren supera una velocidad crítica conocida durante el funcionamiento del variador de frecuencia, determine si la vibración ocurre solo en un rango de velocidad estrecho y aplique la estrategia de exclusión o control aprobada por el proveedor.
4. Evaluar la pulsación del gas y la resonancia de las tuberías.
Los cilindros alternativos generan un flujo pulsante de succión y descarga. Los depósitos de pulsación, los orificios, la longitud de las tuberías y los soportes están diseñados para controlar la amplitud de la presión y la respuesta mecánica. Un cambio en la configuración de la válvula, la adición de una derivación, la eliminación de una restricción o una nueva velocidad de operación pueden llevar al sistema a una condición de resonancia. Compare la vibración con la pulsación de la presión de la etapa, si dispone de instrumentación.
No dé por sentado que un conector flexible soluciona un problema de vibración en las tuberías. Los elementos flexibles de alta presión tienen límites específicos de presión, fatiga, restricción y compatibilidad. Para vibraciones persistentes relacionadas con pulsaciones, utilice un análisis acústico del fabricante del compresor o de un especialista para evaluar las modificaciones en la botella y las tuberías.
5. Compruebe el estado de la cruceta, los cojinetes, las válvulas y el funcionamiento mecánico interno.
Si las causas externas o de las tuberías no están respaldadas por evidencia, correlacione la vibración con la temperatura del cojinete, el estado del aceite, las medidas del cabezal o la guía, la excentricidad de la varilla (cuando se especifique) y el rendimiento de la válvula. Una válvula dañada puede generar fuerzas de gas anormales que se perciben como vibraciones mecánicas. El desgaste del cabezal o del cojinete puede generar impactos o cambios en las holguras, pero los límites exactos dependen de cada máquina.
Inspeccione los componentes internos solo después del aislamiento y la despresurización. Utilice las mediciones de desgaste y los criterios de aceptación del fabricante. Si un cojinete o cabezal transversal presenta daños, investigue las causas relacionadas con la lubricación, la alineación, la contaminación, la carga y la refrigeración para evitar que el reemplazo simplemente reproduzca el mismo mecanismo de falla.
Para una comparación de equipos relacionada, revise el sitio compresor de gas nitrógeno opciones al verificar los supuestos de funcionamiento en esta sección. La verificación cruzada aquí está relacionada con la solución de problemas de vibración excesiva en el compresor alternativo de N2.
6. Verifique la corrección en función de la carga y la velocidad.
Tras la reparación, repita las mediciones en los mismos puntos, direcciones, carga, presión y velocidad que documentaron la falla. Si la máquina con variador de frecuencia opera en un rango, realice un barrido de velocidades aprobado y observe si hay bandas de resonancia estrechas. Confirme que las tuberías y las conexiones de pequeño diámetro permanezcan estables a medida que cambia la presión de descarga.
Actualice la línea base de vibración y la estrategia de alarma si la configuración aprobada de la máquina ha cambiado. Analice los valores de tendencia junto con las condiciones del proceso para que los aumentos futuros no se evalúen sin contexto. Un valor de vibración solo es significativo cuando la ubicación de la medición, la dirección del sensor, la velocidad y la carga son reproducibles.
Tabla de causas de vibración
| Artículo | Pregunta de ingeniería | Señal de verificación o decisión |
|---|---|---|
| Ubicación y tendencia | ¿Dónde cambió la vibración y bajo qué carga? | Los puntos repetibles y las condiciones de funcionamiento definen el síntoma. |
| Cimentación y tuberías | ¿La excitación normal se ve amplificada por la laxitud o la resonancia? | La inspección y las mediciones permiten identificar soportes, lechada o movimientos de tuberías. |
| Contenido de frecuencia | ¿El espectro refleja la velocidad de carrera, los armónicos u otra excitación? | Las relaciones de frecuencia delimitan las causas de rotación, reciprocación y pulsación. |
| condición interna | ¿Las señales de temperatura, aceite, cruceta, cojinetes o válvulas favorecen el desgaste interno? | El desmontaje se realiza siguiendo las evidencias correlacionadas y los criterios del proveedor. |
| Registre la base final en la solicitud de cotización, el archivo de puesta en marcha o el registro de mantenimiento para que otro ingeniero pueda reproducir la decisión. | ||
Hoja de verificación del proyecto
Cierre el ciclo de “Registro de la ubicación, dirección, velocidad, carga, presiones e historial de mantenimiento reciente de la vibración” documentando la causa, la respuesta y la aceptación. Comience con “confirmar la ubicación de la vibración”, identifique el comportamiento esperado del espectro de vibración y elija una segunda observación que involucre la alineación del acoplamiento y que pueda confirmar la misma conclusión de forma independiente. Realice la verificación sin anular los dispositivos de protección ni exceder el rango operativo aprobado. Si las dos señales no coinciden, investigue la precisión del instrumento, el estado de la válvula, la pérdida de presión, la contaminación, las fugas o la lógica de control antes de decidir qué componente necesita reparación. La confirmación independiente es valiosa cuando la parada o el reemplazo serían costosos.
Convierta el elemento de revisión “fuentes mecánicas y de pulsación separadas” en un paso de aceptación registrado. Identifique dónde se observa el perno de cimentación, el estado operativo en ese momento y qué condición aguas arriba o aguas abajo podría modificar la pulsación. Registre el instrumento, el plano, la hoja de datos o la inspección física utilizada para establecer la base. A continuación, realice la acción “Inspeccionar la cimentación, el mortero, las protecciones, los soportes, el contacto de la tubería y la holgura visible” bajo una condición reproducible. Si el resultado no coincide con el comportamiento esperado, posponga la siguiente decisión de diseño o mantenimiento hasta que se explique la discrepancia. Esto proporciona a otro ingeniero el contexto suficiente para reproducir la verificación sin depender de la memoria ni de una suposición no documentada.
Utilice la alineación del acoplamiento como punto de control de campo vinculado a “Comparar el espectro de vibración con la velocidad de funcionamiento y los armónicos cuando se disponga de datos de diagnóstico”. Anote la ubicación de la medición o inspección, el estado del gas, la carga del compresor, las posiciones relevantes de las válvulas y el documento que define la aceptación. Verifique simultáneamente el cabezal móvil para evitar confundir un síntoma local con un problema de todo el sistema. El concepto de “inspeccionar la base” se completa solo cuando la observación conduce a una decisión clara: aceptar, corregir o escalar para revisión del proveedor. Repita la verificación después de cualquier corrección y guarde los valores antes y después con el registro de puesta en marcha o mantenimiento.
Verifique la alineación creando una condición controlada en la que la pulsación y el rodamiento puedan interpretarse conjuntamente. Estabilice el sistema, registre la presión, la temperatura, el caudal o el estado de la máquina según corresponda, y utilice instrumentos calibrados o realice una inspección directa en los puntos designados. Realice la comprobación de las tuberías sensibles a la pulsación, la configuración de las botellas y los cambios recientes en la línea, y registre tanto la respuesta esperada como la observada. Si se requiere un límite específico del modelo, obténgalo de la documentación del compresor, recipiente, tubería, generador o proceso seleccionado, en lugar de insertar un valor genérico. El registro debe demostrar por qué la decisión final es técnicamente justificable.
Utilice el sitio compresor de nitrógeno para separación de aire Este recurso sirve como segunda verificación al traducir este requisito en una especificación de compresor. La verificación cruzada en este caso está relacionada con la resolución de problemas de vibración excesiva en compresores alternativos de N2.
Antes de cerrar la orden de trabajo, asegúrese de que la correlación con la temperatura del cojinete, la lubricación, el rendimiento de la válvula y el estado del cabezal sea verificable. Para el cabezal, registre el punto de referencia y la unidad o condición física; para el espectro de vibración, registre el punto de comparación que confirme que el sistema se comporta de manera coherente. Relacione ambas observaciones con el comportamiento del tren de rodaje y con la carga o el modo de operación real. Un valor sin ubicación ni estado es difícil de reutilizar posteriormente. Si la verificación revela una discrepancia, corrija la restricción, el estado del control, la condición del componente o la suposición de diseño que la causó, y luego repita la misma observación para que la reparación se demuestre en lugar de asumirse.
Trate la parada por cambio anormal como un pequeño experimento de puesta en marcha. Defina el estado inicial, observe el rodamiento, modifique solo la variable necesaria para la prueba aprobada y observe la respuesta en el perno de cimentación. La acción «Repita el conjunto de mediciones original tras la corrección en todo el rango de carga aprobado» debe dejar un registro de la condición inicial, la intervención, la condición final y cualquier alarma o respuesta de control. Esto resulta útil cuando varios componentes pueden generar el mismo síntoma. Al modificar un factor a la vez y mantener el compresor dentro de su rango aprobado, el equipo puede distinguir la causa de la coincidencia y evitar reemplazar componentes que no eran responsables.
Límite de seguridad y verificación
Las vibraciones intensas pueden preceder a una falla mecánica. Siga los criterios de parada de planta y no se coloque junto a tuberías de alta presión o equipos giratorios en movimiento. Nunca apriete soportes, protecciones, pernos de acoplamiento ni fijaciones de cimentación en una máquina en funcionamiento. Desconecte la energía eléctrica y rotativa y despresurice los sistemas de gas antes de la inspección. Los límites de alarma y disparo por vibración deben provenir del compresor y del sistema de monitoreo.
Secuencia de solución de problemas de vibración
- Registre la ubicación, la dirección, la velocidad, la carga, las presiones y el historial de mantenimiento reciente de las vibraciones.
- Inspeccione los cimientos, el mortero, las protecciones, los soportes, el contacto con las tuberías y cualquier holgura visible.
- Compare el espectro de vibración con la velocidad de funcionamiento y los armónicos cuando se disponga de datos de diagnóstico.
- Verifique las tuberías sensibles a las pulsaciones, la configuración de las botellas y los cambios recientes en la línea.
- Correlacionar con la temperatura de los cojinetes, la lubricación, el rendimiento de la válvula y el estado del cabezal móvil.
- Repita el conjunto de mediciones original después de la corrección en todo el rango de carga aprobado.
Preguntas sobre vibraciones recíprocas
¿Puedo solucionar la vibración apretando los pernos de la base?
Solo si se confirma la holgura y se conoce el apriete correcto. Un apriete aleatorio puede distorsionar la alineación u ocultar problemas con la lechada y los cimientos.
¿Por qué la vibración se produce solo a una velocidad del variador de frecuencia?
Se puede generar una resonancia estructural, torsional o acústica en un rango de velocidad estrecho. Solicite al proveedor o al especialista en vibraciones que revise la frecuencia antes de modificar los soportes o los límites de velocidad.
¿Pueden las válvulas defectuosas del compresor causar vibraciones?
Sí. Las fugas o daños en las válvulas pueden alterar las fuerzas del gas y generar pulsaciones o síntomas de impacto. Compare las presiones y temperaturas de las etapas con las vibraciones antes de asumir que la causa es puramente mecánica.
Regla de diagnóstico de vibraciones
Diagnosticar la vibración del compresor alternativo localizando el cambio y caracterizando su frecuencia y condiciones de funcionamiento. Eliminar las causas de la vibración relacionadas con la base, el soporte, la alineación y las pulsaciones antes de desmontar el equipo interno. A continuación, verificar los cojinetes, el cabezal y las válvulas con la evidencia correspondiente. Comprobar la reparación utilizando los mismos puntos de medición y la misma carga.
