8. 터빈/발전기의 기계적 불평형

Mechanical Unbalance of a Turbine Generator Set

 

8.1 運轉狀況 (Operating Status)

75 ㎿ 열병합 터빈/발전기는 그림 15-52와 같이 배열되어 있다. 반경 방향의 모든 베어링은 슬리브 베어링이다. 분석을 수행하기 전에 먼저 다음의 운전 및 정비에 관한 정보를 고려해야 한다.

#4, 5 베어링의 진동은 점진적으로 상승되었고 #1 베어링은 저속에서 고진동이 있다.

그림 15-52 열병합 터빈 발전기의 기계 배열 및 변환기 구성도

 

8.2 터빈/發電機 諸元 (Turbine/Generator Specifications)

터 빈

발 전 기

용량 : 75 ㎿

정격 속도 : 3600 rpm





정격 용량 : 96000 KVA

전류 : 4016 Amps

전압 : 13800 Volts

계자 전류 : 822 Amps

계자 전압 : 250 Volts

역율 : 0.85

 

8.3 振動 分析者의 診斷結果 (The Results Diagnosed by Analyst)

2개의 208 DAIU 장비는 전 베어링에서 XY 변위 변환기 자료를 수집하기 위해 사용되었다. 이 경우의 고장은 단순한 발전기 불평형 문제이다. #1, 3 베어링에서 과도한 축 Runout이 발견되었고 #3, 5 베어링에서는 역세차 운동이 발견되었다. 역세차 운동의 원인이 무엇인지는 알려지지 않았다.

 

8.4 診斷 結果의 細部內容 (Details of Diagnostic Results)

(1) 제공된 사례의 개요를 읽은 후 조사목적을 정의하고 나열한다.

∙ 터빈/발전기의 운전상태를 측정하고 기록한다.

∙ 관찰한 비정상 진동특성의 원인을 규명한다.

∙ 이러한 원인을 교정하기 위한 조치를 추천한다.

(2) 이 사례에서 나타난 기계와 상황에 대해 알고 있는 바를 열거한다.

∙ 교정 Weight를 달기 전에는 #4, 5 베어링의 진동은 높았고 진동 성분의 대부분은 1×이고 #4 베어링은 과도한 Glitch를 보여준다.

∙ 기계 Train 및 변환기 구성은 그림 15-52와 같다.

∙ Database는 다음 세 경우(과속도 시험 정지, 정상 부하운전, 부하감발 및 정지)의 자료이다.

(3) 데이터 베이스를 조사하는 동안 관심 항목이나 문제들을 요약한다.

∙ 고중압 터빈의 1차 공진속도는 약 2300~2350 rpm이다.

∙ 발전기의 1차 공진속도는 약 1450~1500 rpm이고 2차 공진속도는 약 3200 rpm이다. 정격 운전속도는 2차와 3차 공진속도 사이에 있다.

∙ #5 베어링 Orbit의 회전방향은 부하증발시와 75 ㎿ 운전사이에서 변화한다.

∙ 과도한 Runout는 #1, 3 베어링에서 현저하다.

∙ 발전기의 1× 진동이 부하 변화 동안 거의 변하지 않는 것으로 보아 부하에 민감하지 않다. 이는 발전기 1× 진동의 원인으로써 권선단락을 배제할 수 있다.

(4) 관찰한 기계거동의 근본원인과 이러한 관찰을 확인하는 Plot Format들을 열거한다

∙정격속도에서 #4, 5 베어링의 1× 고진동은 발전기의 과도한 불평형인것 같다.

∙ #1 베어링의 과도한 Runout은 로터의 휨에 기인하는 것 같다.

(5) 지금은 이용할 수 없지만 당신의 가설을 확인 또는 부정하는 위한 다른 정보를 열거한다.

∙ 발전기 1× 진동 Trend Plot은 시간의 경과와 더불어 평형 상태가 어떻게 변해 왔는가를 알려주는데, 갑작스런 변화가 있었다면 로터 권선의 이완 등이 의심되고, 점진적인 변화라면 시스템 강성이나 불평형 분포 등의 점진적 변화가 원인일 것 같다.

(6) 문제를 교정하기 위한 권고사항

∙ 발전기를 발란싱 한다.

 

8.5 調査에 使用된 Plot (Plots Used during the Investigation)

1) Polar

그림 15-53 진동교정전 발전기 내외측 베어링의 Polar Plot 

그림 15-54 0→68 ㎿ 부하상승하는 동안 발전기 내외측 베어링의
1× 진동이 많이 변화하지 않음을 보여주는 Polar Plot

그림 15-55 진동교정후 정지시 발전기 내외측 베어링의 Polar Plot

그림 15-56 저속에서 많은 양의 Runout을 나타내는 #3 베어링의 Orbit/Timebase

그림 15-57 역세차 운동을 보여주는 #5 베어링의 Orbit/Timebase

그림 15-58 저속에서 많은 양의 Runout을 나타내는 #1 베어링의 Orbit Plot

 

8.6 診斷 專門家의 結論要約 (Summary of Diagnostic Expert Engineer's Conclusions)

∙ #1 베어링의 큰 Runout은 성분상 대부분 1×이고 고중압 로터의 굽힘에 기인하는 것 같다.

∙ #3, 5 베어링에서 나타나는 역세차 운동 원인을 규명하기에 충분한 자료가 없다.

∙ 발전기 베어링의 높은 1× 진동은 발전기 불평형에 기인한다. 2차 모드 진동교정을 위해 발전기 내측 220˚에 25oz, 외측 40˚에 25oz를 취부하여 발전기 1× 진동을 각각 1.99, 2.14mil pp로 감소시켰다.

∙ 발전기 취부 Weight를 각각 시계방향으로 25˚더 회전시켜 취부하므로 발전기 미세 진동 교정이 이루어졌다.

 

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