Descripción

Los eventos descritos en este artículo tuvieron lugar en una unidad Generadora, en una central eléctrica ubicada en Pompeya, Meta – Colombia.

La máquina de interés es un generador de 60 MW accionado a través de un acople directo por una turbina a gas aeroderiva de 50 MW con una velocidad en el eje de salida de 3600 rpm. La turbina y el generador tienen cojinetes de película de fluido.

Los cojinetes de la turbina se encuentran instrumentados con acelerómetros en carcasa los cuales miden vibración absoluta, el generador cuenta con sistema de proximidad XY ortogonales con un sensor de referencia (Keyphasor) para mediciones de fase y velocidad. El tren de la máquina está monitoreado y protegido usando un sistema Bently Nevada 3500.

Análisis

Se realizó medición de vibraciones en proximidad desde Rack3500 Bently Nevada con analizador de vibraciones mecánicas en tiempo real Adre208, Data Acquisition Interface Unit, durante el arranque de la máquina.

En el análisis de la data capturada se observó en el gráfico de tendencia que la vibración filtrada de la ½ X en los cojinetes lado acoplado y lado no acoplado del generador era de 0,031 mils p-p @ 2423 rpm y 3,099 mils p-p @ 3209 rpm, en un cambio de velocidad del 25%, se evidenció un cambio en la amplitud de la ½ X de 3,068 mils p-p.

Este fenómeno es típico de un roce del rotor del generador con los sellos de aceite.

“Los roces son un síntoma secundario de otro fenómeno de mal funcionamiento¨

En el gráfico de cascada se pudo observar que a 2559 rpm se encontraba el umbral de estabilidad del rotor (Umbral Bently & Muszynska), presentando el fenómeno del látigo de aceite (Oil Whip). Cuando el generador alcanzaba una velocidad de 3600 rpm, este presentaba una amplitud de vibración directa de 6,74 mils p-p, motivo por el cual se disparaba la protección por alta vibración radial del generador.

Se observó que el 80% de la amplitud de la vibración de 4,22 mils p-p @ 2559 rpm, frecuencia correspondiente al 0,47 X de la fundamental, es típica en el fenómeno de inestabilidad de los cojinetes producida por el lubricante o diseño del cojinete.

Recomendaciones

De acuerdo al análisis realizado a la data capturada durante el proceso de arranque y parada del turbogenerador, se generaron las siguientes recomendaciones con el fin de mitigar las fuerzas que están excitando frecuencias a la 0,47X del turbogenerador.

Revisar holgura de los cojinetes del generador lado acople y lado libre, una excesiva holgura puede generar cambios en la relación de excentricidad produciendo fenómenos de inestabilidad en el cojinete.

Revisar holgura de los sellos de aceite del generador lado acople y lado libre, con la finalidad de evidenciar el fenómeno o resultado de roce entre sellos de aceite y el eje del generador.

Realizar cambio en el umbral de estabilidad del rotor, con la finalidad de evitar el fenómeno de látigo de aceite en el cojinete. Este se puede realizar cambiando la presión de aceite o variando la temperatura de aceite en el arranque.

Conclusiones

Se realizó cambio en la presión de aceite de entrada a los cojinetes radiales del generador de 29,6 psi a 22 psi y la temperatura a 135 ºF. Con los cambios realizados se procedió a dar un nuevo arranque del turbogenerador, y en esta condición, se efectuó la medición de vibraciones durante una (1) hora en máxima velocidad del generador, 3600 rpm, arrojando valores globales de vibración radial de 1,5 Mils p-p en los cojinetes lado acoplado y lado libre.

En el grafico de cascada se pudo observar que ya no existía la frecuencia de excitación de 25Hz (1500 rpm), es decir, el fenómeno de látigo de aceite (Oil Whip) ya no estaba presente en los cojinetes de la máquina.

Autor: Ewdes A. Hernandez
ESPECIALISTA ROTODINAMICA