5. 과다멀미에 의한 편심 Orbit

Detection of Eccentric Orbit Due to Excessive Sleeve Bearing Wear

 

어느 발전소의 터빈 발전기 3호기가 고진동으로 경보가 발생하여 조속히 진동진단 시험을 해줄 것을 기술지원팀에 의뢰하였다. 진단 시험은 그날밤 늦게 또 다음날 아침까지 여러시간동안 시행하였다. 그림 14-18은 진동측정 위치를 포함하는 터빈 발전기 배치도이다. 이 기계는 10단의 터빈이 있고 3600 rpm으로 회전하며 용량은 7500 ㎾이다. 진동측정용 Pickup으로는 가속도계를 사용하였고 분석기로는 Real Time Analyzer (RTA)를 사용하였다. 진동 자료는 감시 시스템의 변환기를 통해서 RTA로 직접 입력되었다. 위상자료를 수집하기 위해 Swept Filter Analyzer가 사용되었다.

그림 14-18 터빈 발전기 배치도 (3호기)

진동 자료는 가속도계와 감시 시스템의 변환기를 사용하여 각 베어링에서 축방향 수평 및 수직 방향으로 수집하였고 위상 자료도 각 베어링에서 각 방향으로 수집하였다. 표 14-9는 3호기 터빈 발전기에서 수집한 자료를 근거로한 기술 지원팀의 결론이다. 비교를 하기 위해 동일 종류인 4호기 터빈 발전기의 평가도 함께 실었다. 3호기 터빈 발전기의 과도 진동의 근원은 내측 여자기 베어링의 과도한 마멸로 진단되었으며 이로 인해 편심된 Orbit를 가져왔다. 표 14-10은 동일발전소의 3, 4, 5호기 터빈 발전기의 전체 Peak Velocity를 비교한 것이다. 이 표에서 보듯이 내측 여자기 베어링에서 과도한 진동 진폭을 가진 것을 알 수 있다. 과도한 진동진폭은 수평 방향에서만 있음에 유의할 것. 표 14-11은 3, 4, 5호기 진동을 변위(mils, p-p)로 나타낸 것이다. 여기서 3호기 내측 여자기 베어링이나 터빈 발전기의 수평 및 수직 방향에서의 위상값이 같음에 주의할 것. 이것은 부록 “도해진동 진단표”에서 보듯이 축의 Orbit의 편심을 나타내며, 이 경우 내측 여자기 베어링의 과도한 간극에 기인한 것이다. 수평과 수직 방향간의 위상차가 0˚ 또는 180˚라함은 방향성이 큰 운동을 의미하며 이것은 편심 Orbit과 관련되는 경우가 많다. 내측 및 외측 여자기 베어링의 수평 방향에서 진동 스펙트럼은 그림 11-19(그림 14-18의 위치 4H 및 5H)와 같다. 이들 그림에서 내측 여자기 베어링에서는 1×RPM 진폭이 대단히 높으나 이의 조화주파수 성분은 없다. 그러나 외측 베어링에서의 진폭은 대단히 낮다(4H에서 진폭은 0.698 in/sec이나 5H에서는 오직 0.077 in/sec이고, 4V에서 1×RPM 진폭은 오직 0.168 in/sec이다).

그림 14-19 내측 및 외측 베어링에서 수평방향의 진동 스펙트럼

발전기 여자기 커플링에서 취한 축방향 진동상에 나타난 축의 Misalignment는 위상값으로는 확인되지 않았으며, 내측 여자기 베어링에서 과도한 축의 움직임으로 인한 결과라고 보여졌다. 내측 여자기 베어링의 즉각적인 수리를 추천하였다. 결과적으로 전체 여자기는 Solid State 설계로 교체되어 터빈 발전기와 커플링으로 연결되지 않았다.

표 14-9 3, 4호기 터빈 발전기의 진동 진단결과

COMPONENT
SYMPTOM
DIAGNOSTICS EVALUATION RESULTS
TURBINE/GENERATOR #3 TURBINE/GENERATOR #4

A. TURBINE
1. Dynamic Balance
2. Alignment/Coupling
3. Shaft Trueness
4. Bearing Condition
5. Rotor/Stator Blading
6. Vibration Monitor
7. Flow


Good
Good
Good
Good
Good
No Signal from OB Monitor
Slight Turbulence Indicated


Acceptable
Slight Misalignment Indicated
Good
Acceptable
Good
None on Machine
Good

B. GENERATOR
1. Dynamic Balance
2. Alignment/Coupling
3. Shaft Trueness
4. Bearing Condition
5. Electrical Problems
6. Vibration Monitor


good
Misaligned With Exciter
Good
Acceptable
Good
Reading High(+90%)


Acceptable
Slight Misalignment Indicated
Good
Good
Good
None on Machine

C. EXCITER
1. Dynamic Balance
2. Alignment/Coupling
3. Shaft Trueness
4. Bearing condition
5. Electrical Problems
6. Vibration Monitor


Eccentric Orbit Indicated
Misaligned With Generator
good
IB Bearing Wear Indicated
A acceptable
Both Read Slightly High
(+40% to +50% high)


Good
Symptoms indica., but very
poss. slightly bent Exciter shaft
Good
Good
None on Machine

D.EXTERNAL SOURCES None Indicated Slight Contribution Indicated from joy Recip. Compressors

 

표 14-10 호기별 Overall Peak Velocity 비교

베어링 하우징 위치

UNIT #3

UNIT #4

① UNIT #5

POS.# VEL.

POS.# VEL.

POS.# VEL.

터빈 추력 베어링

1H .047
1V .084
1A .076

1H .088
1V .043
1A .151

1H .039
1V .072
1A .029

외측 터빈 베어링

2H .086
2V .076
2A .067

2H .033
2V .045
2A .031

내측 터빈 베어링

2H .036
2V .053
2A .064

3H (.221)
3V .131
3A .120

3H .045
3V .039
3A .032

내측 발전기 베어링

Shared with
IB Turb. Brg.
See Appendix

4H .112
4V .111
4A .098

5H .102
5V .065
5A .062

외측 발전기 베어링

3H .065
3V .020
3A .140

5H .137
5V .055
5A (.263)

6H .048
6V .061
6A .076

내측 여자기 베어링

4H .702
4V .186
4A .243

6H .055
6V .067
6A .160

7H ---
7V ---
7A ---

외측 여자기 베어링

5H .089
5V .072
5A .223

7H .064
7V .084
7A .090

8H ---
8V ---
8A ---

 

표 14-11 호기별 진동변위 비교

베어링 하우징 위치

UNIT #3

UNIT #4

① UNIT #5

POS.#

DISP.

POS.#

DISP.

POS.#

DISP.

터빈 추력 베어링

1H
1V
1A

.054
.273
.053

1H
1V
1A

.476
.158
.814

1H
1V
1A

.136
.213
.114

외측 터빈 베어링

 

2H
2V
2A

.331
.351
.113

2H
2V
2A

.095
.097
.085

내측 터빈 베어링

2H
2V
2A

.135
.258
.217

3H
3V
3A

.828
574
577

3H
3V
3A

.167
.3096
.056

내측 발전기 베어링

Shared with
IB Turb. Brg.

4H
4V
4A

.470
.597
.513

5H
5V
5A

.290
.338
.249

외측 발전기 베어링

3H
3V
3A

.326
.074
.588

5H
5V
5A

.741
.268
(1.263)

6H
6V
6A

.137
.335
.293

내측 여자기 베어링

4H
4V
4A

3.804
.817
1.254

6H
6V
6A

.240
.260
.736

7H
7V
7A

---
---
---

외측 여자기 베어링

5H
5V
5A

.431
.324
1.148

7H
7V
7A

.347
.434
.373

8H
8V
8A

---
---
---

 

표 14-12 호기별 위상자료

베어링 하우징 위치

UNIT #3

UNIT #4

UNIT #5

POS.#

①PHASE

POS.#

①PHASE

POS.#

①PHASE

터빈 추력 베어링

1H
1V
1A

1:00
11:30
7:00

1H
1V
1A

9:00
3:00
3:00

1H
1V
1A

7:00
6:00
12:00

외측 터빈 베어링

 

 

2H
2V
2A

4:00
9:00
2:00

2H
2V
2A

6:30
3:00
6:00

내측 터빈 베어링

2H
2V
2A

3:00
1:00
7:00

3H
3V
3A

6:00
2:00
11:00

3H
3V
3A

1:30
11:00
4:30

내측 발전기 베어링

Shared With
IB Turb. Brg.

4H
4V
4A

9:00
11:00
11:00

5H
5V
5A

6:00
6:30
2:00

외측 발전기 베어링

3H
3V
3A

1:00
3:00
7:00

5H
5V
5A

2:00
9:00
8:00

6H
6V
6A

6:00
12:30
1:00

내측 여자기 베어링

4H
4V
4A

5:00
5:00
4:00

6H
6V
6A

12:00
5:00
11:00

7H
7V
7A

---
---
---

외측 여자기 베어링

5H
5V
5A

3:00
12:00
6:00

7H
7V
7A

11:00
6:00
8:00

8H
8V
8A

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