7. BEP 수력 강제진동

Hydraulic Force Vibration in a Boiler Feed Pump

 

7.1 背景 (Background)

화석연료를 사용하는 한 공장에서 각 기계에 대한 컴퓨터 베이스 진동 프로그램의 시행과 완성, 초기 기준 자료의 수집 및 기계 상태에 대한 기준 자료의 보고서 제출을 기술지원팀에 조사의뢰 하였다.

이 급수 펌프는 터빈 구동 가변속도 기계로 터빈, 펌프 모두에 슬리브 베어링이 장착되어 있고 각 베어링에서 측정한 최근(8월 16일) 진동값은 그림 7-36과 같다. 이중 몇 개는 경보치를 상회하고 있었다.

 

위치 방향 진폭 단위 경보치
1
2
2
3
3
4
4
4
H
H
V
H
V
A
H
V
O
.099
.107
.181
.372
.451
.177
.176
.513
6705
in/s
in/s
in/s
in/s
in/s
in/s
in/s
in/s
rpm
.300
.300
.300
.300
.300
.300
.300
.300
7000

그림 7-36 보일러 급수펌프의 최근 진동 측정치

 

7.2 結果 (Results)

그림 7-37~7-40은 내측(위치 3) 및 외측(위치 4) 펌프 베어링에서 수평 및 수직 방향의 진동 스펙트럼이다. 각 진동 스펙트럼에 상당히 큰 진폭의 5×RPM 조화파가 실려 있음에 유의하라. 5×RPM 주파수는 그 당시에는 정확한 Impeller Blade 개수를 몰랐었지만 Blade 통과주파수(BPF)라고 믿었다. 그림 7-37, 7-38 및 7-40은 15×RPM(또는 3×BPF)인 100,350 cpm 주파수가 우월하였다. 그림 7-37과 7-38을 비교해보면 100,350 cpm에서 수직 방향의 값이 0.3 in/sec로 수평 방향의 값인 0.273 in/sec 보다 약간 높지만 거의 같다. 그러나 그림 7-39와 7-40을 비교해 보면 100,350 cpm에서 수직방향 진폭이 수평방향 진폭보다 수배 높은데 이는 100,350 cpm에 가까운 수직 방향의 고유 진동수가 외측 펌프 베어링에 존재하는 것을 암시하는 것이다.

그림 7-37 위치 3H에서의 진동 스펙트럼

그림 7-38 위치 3V에서의 진동 스펙트럼

그림 7-39 위치 4H에서의 진동 스펙트럼

그림 7-40 위치 4V에서의 진동 스펙트럼

 

7.3 結論 (Conclusions)

① 임펠러가 5개의 베인을 가졌다면 유동과 관련된 문제점은 Blade 통과 주파수의 배수 고조파에 의한 것을 의미한다. 유동의 문제점은 유동의 억제(Elbow, 밸브, Reducer, 저항물체 등), 하우징 내에서 임펠러의 편심위치 및 회전 베인과 정지체인 디퓨져 베인간의 불균일한 간극 때문이다. 임펠러 베인의 개수를 확인할 필요가 있다.

② 100,350 cpm인 3×BPF에서 수직 방향의 고유 진동수는 외측 펌프 베어링(위치 4)에 존재했을 것이다. 시스템의 고유진동수도 Blade 통과주파수(BPF)나 고진동을 일으키는 BPF의 고조파와 때때로 일치한다.

 

7.4 勸告事項 (Recommendations)

① 임펠러 베인의 개수를 확인할 것.

② BPF 고조파와 모든 속도에서 예상한 고유진동수를 계속 추적할 것.

③ 터빈속도가 변할 때 15×RPM 주파수에서의 진폭을 추적할 것. 만일 100,350 cpm이나 그 부근에서 수직방향의 고유 진동수가 실제로 있다면, 특히 위치 4V에서 15×RPM의 심각한 진폭 변화가 있을 것이다.

 

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