Vibratie optimaliseren in vloeistofdrijving van ketelvoederpompen: Een casestudy

Een ketelvoederpomp (BFP) aangedreven door een vloeistofdrijving gekoppeld aan de hoofdstoomturbine, werd geplaagd door overmatige trillingen, wat frequente lagervervanging veroorzaakte. De fabriek was afhankelijk van deze enkele BFP voor stroomopwekking, met de uitgaande as van de vloeistofdrijving opererend tussen 2.000 en 3.500 rpm. Mechanical Solutions Inc. (MSI) voerde uitgebreide tests uit die de fabriek in staat stelden om veilig te opereren tot een permanente oplossing tijdens een geplande stilstand geïmplementeerd kon worden.

MSI's veldwerk combineerde impact modale testen met operationele gedwongen-respons experimenten. Data werden verzameld van ongeveer 125 meetpunten op de vloeistofdrijving, pomp, front standard en fundering. Impact modale tests identificeerden natuurlijke frequenties en modusvormen tijdens normale fabrieksoperatie, terwijl gedwongen-respons data de operationele deflectievorm (ODS) van de pomp- en drijfmontage produceerden (zie Figuur 1). De ODS onthult de amplitude en fase van elk component bij een gegeven frequentie, wat helder inzicht geeft in bron en ernst van trilling. MSI gebruikte ook shaft-rider stokken om te proeven op torsionele natuurlijke frequenties binnen de machinetrein.

De tests wijzen 60 Hz uit als de dominante trillingsfrequentie, voornamelijk beïnvloedend het invoereinde van de vloeistofdrijving en de front standard, met een piek bij 2.500 rpm (42 Hz). Opvallend was dat de uitgaande as hogere 60 Hz trilling ervoerde dan op 42 Hz. MSI concludeerde dat de 60 Hz trilling voornamelijk voortkwam uit een torsionele kritieke snelheid van het rotersysteem dat "ingesteld" was op 60 Hz, beïnvloed door het oliepeil van de vloeistofdrijving. De torsionele stijfheid van de drijving controleerde de uitgaande snelheid, indirect koppelend trilling aan assnelheid. Daarnaast werd een structurele natuurlijke frequentie van de vloeistofdrijving lagerpedestals van ~64 Hz geïdentificeerd via ODS en modale testen. De gecombineerde rotor/structurele trillingen degraderden de fundering onder de drijving ernstig, met de ODS-animatie die de zoolplaten loskomen van het beton toont, wat de systeemschudding verergerde (Figuur 1).

Figuur 1. Bevroren frame uit een overdreven-bewegingsanimatie van de modale "bump" test tijdens pompoperatie. Let op de relatieve beweging van de vloeistofdrijving basis en zoolplaten ten opzichte van de fundering, die niet meer stevig verbonden zijn.

Omdat de fabriek online moest blijven, was een langdurige funderingsreparatie niet direct haalbaar. Gebaseerd op MSI's bevindingen, implementeerde de fabriek een strategie om de vloeistofdrijving niet op 2.500 rpm te laten draaien, wat snelle lageruitslijting en front-standard deterioratie beperkte. Permanente oplossingen—inclusief funderingsversterking en aanpassingen aan de koppeling en andere ascomponenten om de torsionele kritieke snelheid te verschuiven—waren gepland voor een toekomstige stilstand.

Over de auteurs: William Marscher, President & Technical Director, en Eric Olson, Director of Marketing, Mechanical Solutions Inc. (MSI) – een consultancy en R&D firma in Whippany, N.J. Meer info op www.mechsol.com of bel 973‑326‑9920.