En comparación con los motores horizontales, los motores verticales, especialmente los de gran tamaño, presentan una particularidad en sus sistemas de rodamientos, y se utilizan rodamientos de bolas de contacto angular en un extremo del motor. Debido a la particularidad de la estructura de los rodamientos de bolas de contacto angular, no se debe invertir la dirección del montaje, ya que de lo contrario se dañarán directamente. Si el rodamiento no está en su lugar o su ajuste axial está desalineado durante el funcionamiento del motor, pueden producirse vibraciones anormales y ruidos extraños.

01. Problema de ruido de los motores verticales

Los motores verticales, especialmente los de gran tamaño, cuentan con sistemas de rodamientos únicos y suelen estar equipados con rodamientos de bolas de contacto angular en un extremo. Este tipo de rodamiento tiene una estructura precisa, y si la dirección de montaje es incorrecta, puede dañarlo directamente. Además, si el rodamiento no está en su lugar o el ajuste axial está desalineado durante el funcionamiento del motor, también puede causar vibraciones y ruidos anormales en el motor.

► Función de los rodamientos de bolas de contacto angular

Los rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera están diseñados para soportar cargas combinadas y grandes empujes en una sola dirección. En motores verticales, este tipo de rodamiento se utiliza a menudo en el extremo opuesto a la extensión del eje para afrontar situaciones en las que la fuerza axial supera el rango de rodamiento del rodamiento rígido de bolas. Su tamaño es compatible con el rodamiento rígido de una hilera del motor correspondiente, lo que evita los posibles problemas derivados del rediseño de las piezas estructurales.

La aplicación de rodamientos de bolas de contacto angular en motores verticales busca resolver el problema de soportar grandes fuerzas axiales y equilibrar la posición entre el rotor y el estator. En estas aplicaciones, los rodamientos de bolas de contacto angular suelen instalarse en pares para satisfacer diferentes requisitos de funcionamiento. Al colocar los rodamientos correctamente, se puede aplicar una fuerza axial equilibrada con el peso del rotor del motor para garantizar una posición axial relativa estable entre ambos.

► Desafíos de instalación y operación

Durante el funcionamiento del motor, ya sea una instalación de elevación o suspensión de rodamientos de bolas de contacto angular, se presentan diversos desafíos. En particular, cualquier desalineación axial o vibración puede provocar un funcionamiento inestable y ruido. Además de la correspondencia de las dimensiones axiales, tras el arranque del motor, las líneas centrales magnéticas del estator y el rotor se alinean espontáneamente bajo la acción de la fuerza electromagnética.

Al seleccionar la estructura de los rodamientos del motor, se pueden tomar diversas medidas, como el uso de rodamientos de bolas de contacto angular para el acoplamiento, el control eficaz del desplazamiento axial del rodamiento, el uso de una estructura de tres rodamientos para mejorar la estabilidad y la prealineación razonable del estator y el rotor. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el tamaño de prealineación del estator y el rotor debe mantenerse dentro de un rango adecuado para evitar efectos adversos. Además, durante el almacenamiento, el transporte y las pruebas de motores verticales, se debe garantizar que el motor se mantenga siempre en la posición vertical correcta para evitar daños en los rodamientos debido a fuerzas externas indebidas.

02 Problemas de vibración de grandes motores verticales

A continuación, nos centraremos en los problemas de vibración de los motores de las grandes bombas verticales. El soporte del cilindro y la altura total de estos motores suelen ser grandes, y la velocidad ronda las 1500 rpm. Los cojinetes superiores suelen ser de deslizamiento o de rodadura, pero los problemas de vibración de los cojinetes de deslizamiento suelen deberse al ajuste del buje guía, por lo que no se abordan en este artículo. Nos centraremos en los problemas de vibración de los motores con cojinetes de rodadura como cojinetes superiores. La estructura incluye el motor, el soporte del cilindro, el cuerpo de la bomba y las tuberías de entrada y salida.

► Características e influencia de la vibración

La amplitud de vibración en la parte superior del motor es máxima, y ​​a medida que desciende, disminuye gradualmente, mostrando una direccionalidad evidente. Cuando el motor se prueba en vacío, es decir, cuando está conectado al cilindro de soporte pero no al rotor de la bomba, su frecuencia de vibración se basa principalmente en la frecuencia de rotación. Sin embargo, cuando el motor está conectado al rotor de la bomba, la frecuencia de vibración puede ser principalmente 2X.

La vibración del motor disminuye gradualmente a medida que disminuye la posición, mostrando una característica direccional. Tras conectar el motor a la bomba, la frecuencia de vibración puede variar significativamente. Por ejemplo, el problema de vibración del motor también puede verse afectado por diversos factores, como una vibración excesiva al poner en marcha una nueva instalación, una vibración excesiva tras la sustitución o reparación del motor, y un aumento de la vibración durante el funcionamiento, pero una vibración aún evidente tras desconectar el rotor de la bomba.

► Análisis de las causas de las vibraciones

La vibración del motor puede ser causada por una variedad de factores, incluido el motor mismo, el cilindro de soporte, el cuerpo de la bomba y las tuberías de entrada y salida.

► Causas del propio motor

La vibración del motor puede deberse a diversos factores internos. Entre ellos, la precisión insuficiente del balanceo es un problema clave, especialmente en sistemas de soporte de cilindro y motor con baja rigidez general, donde un pequeño desequilibrio puede causar una vibración significativa en el motor. Sin embargo, al reducir el desequilibrio, la vibración suele reducirse eficazmente. Además, la instalación incorrecta de los rodamientos, que provoca vibraciones en el motor, también es una causa común. Por ejemplo, el rodamiento superior está sometido a tensión y el rodamiento inferior cumple una función de soporte y guía, y el rotor está suspendido, lo que explica por qué el rodamiento superior suele dañarse primero. Estos problemas se pueden prevenir comprobando las condiciones de tensión de ambos rodamientos.

► Problemas con el sistema de soporte

Una rigidez insuficiente del cilindro de soporte puede causar vibraciones. Al conectar el motor al cilindro de soporte, el problema de rigidez general insuficiente se manifestará gradualmente. Para determinar si el problema reside en el motor o en el cilindro de soporte, podemos probar el motor individual y el motor con el cilindro de soporte en la plataforma de pruebas. Al mismo tiempo, añadir soporte y métodos de ajuste puede mejorar su impacto.

► Instalación y efectos de resonancia

Algunos motores pueden presentar resonancia estructural que afecta significativamente la vibración. Tras pruebas reales, se observó que la frecuencia de resonancia puede afectar el rango de hasta ±160 rpm, e incluso, en ocasiones, afectar directamente la velocidad nominal. Ante estos problemas, es necesario confirmar y mejorar la precisión del motor mediante experimentos para reducir la vibración. La resonancia estructural puede afectar significativamente la vibración del motor, por lo que es necesario confirmar y mejorar la precisión del motor mediante experimentos para reducir la vibración.

Al abordar problemas de vibración, es necesario considerar diversos factores y tomar medidas específicas. Estas medidas pueden incluir mejorar la precisión del balanceo, asegurar la verticalidad general, ajustar la holgura de los rodamientos, añadir un soporte temporal y rediseñar el soporte del barril. Al implementar medidas de soporte temporal, debemos asegurarnos de que el punto de apoyo esté en el extremo superior del motor y ajustar la resistencia del soporte adecuadamente para obtener una reducción significativa de la vibración.