Aplicación de métodos de análisis de vibraciones para la identificación de fallas en bomba centrífuga

Abstract

El presente trabajo trata de la aplicación de métodos de análisis de vibraciones a una bomba con base flexible de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI) para identificar fallas. Los métodos incluyen: análisis de criticidad ISO 20816, análisis espectral, análisis de tiempo frecuencia STFT, análisis wavelet y análisis envelope. Se realizaron mediciones en 6 condiciones operativas y en 4 posiciones. Se logró con éxito la aplicación de los diferentes métodos de análisis de vibraciones. La descripción de la forma de onda nos da un panorama general de las vibraciones siendo la mayoría uniformes, excepto en la posición axial del lado libre de la bomba. La evaluación de la severidad de vibraciones clasificó las vibraciones más importantes. Con el análisis espectral, análisis tiempo-frecuencia y análisis wavelet se pudo identificar las diferentes fallas en la bomba. En el análisis de tiempo frecuencia STFT y wavelet se pudieron visua- lizar las vibraciones caóticas cerca de la bomba. La wavelet que logró ser más precisa en descomponer la señal fue la Wavelet Morlet Compleja. Los valores de aceleración enve- lope fueron buenos y satisfactorios, sin embargo, se recomienda verificar los rodamientos con mayor nivel de aceleración envelope. Se identificaron varias fallas. La falla más crítica es el desalineamiento del motor-bomba, además existe la presencia de vibraciones relacionadas con fallas en el estator. En la bomba la presencia de frecuencias caóticas está relacionada con fuerzas hidráulicas y posible recirculación. Existe vibraciones con frecuencias de fallas de los rodamientos en el lado acoplado motor y bomba

This work deals with the application of vibration analysis methods to a pump with flexible base at the Mechanical Engineering Faculty of Engineering National University to identify faults. The methods include ISO 20816 criticality analysis, spectral analysis, time-frequency (STFT) analysis, wavelet analysis, and envelope analysis. Measurements were taken under 6 operating conditions and in 4 positions. The successful application of different vibration analysis methods was achieved. The waveform description gives an overall picture of the vibrations, with most being uniform except in the axial position on the free side of the pump. The vibration severity assessment classified the most significant vibration levels. Spectral analysis, time-frequency analysis, and wavelet analysis helped identify different faults in the pump. Time-frequency (STFT) and wavelet analysis visualized chaotic vibrations near the pump. The most precise wavelet for signal decomposition was the Complex Morlet Wavelet. The envelope acceleration values were satisfactory; however, it is recommended to check the bearings with higher envelope acceleration levels. Several faults were identified. The most critical fault is the misalignment of the motor-pump. Additionally, there are vibrations related to stator faults. In the pump, the presence of chaotic frequencies is related to hydraulic forces and recirculation. There are vibrations with bearing fault frequencies in the motor and pump coupled sides.