ボイラー給水ポンプの流体駆動のトラブルシューティング

流体駆動を介して主蒸気タービンから駆動されるボイラー給水ポンプ（BFP）は、高い振動レベルを経験しており、流体駆動ベアリングの頻繁な交換につながりました。発電所は、発電のために単一のBFPに依存していました。通常のプラント運転では、BFPと流体駆動出力シャフトが2,000rpmから3,500rpmで作動する必要がありました。 Mechanical Solutions Inc.（MSI）のテスト結果により、エンドユーザーはプラントの操作をわずかに変更して、将来計画されている停電時にMSIが推奨する恒久的な修正を実装できるようになるまで、より確実に発電を継続することができました。

MSIのフィールドテストは、インパクトモーダルテストと操作強制応答テストを組み合わせたものでした。これらの各テストのデータは、流体ドライブ、ポンプ、フロントスタンダード、およびファンデーションの約125か所で取得されました。衝撃モード試験は、プラントの運転中の振動の固有振動数とモード形状を決定するために使用されました。動作強制応答テストデータを使用して、ポンプとドライブアセンブリの動作偏向形状（ODS）を作成しました（図1）。 MSIが実行するタイプの詳細なODSは、特定の周波数での構造の各部分の相対運動（振幅と位相）を示し、通常、問題の原因とその相対的な重要性に関する貴重な洞察を提供します。 MSIはまた、シャフトライダースティックを使用して、機械トレインで発生する可能性のあるねじり固有振動数を調査しました。

動作テストでは、高い振動レベルが60ヘルツ（Hz）で発生し、主に流体ドライブの入力端とフロントスタンダードで発生し、流体ドライブの出力シャフト速度2,500 rpm（42 Hz）でピークに達することが示されました。ただし、出力シャフトの振動レベルは、42Hzよりも60Hzの方がはるかに高かった。 MSIは、60 Hzでの高い振動レベルは、主にローターシステムのねじり危険速度によるものであり、流体駆動装置内のオイル量の関数として60Hzに「調整」できたと結論付けました。流体ドライブのねじり剛性が出力シャフト速度を制御しました。そのため、振動レベルは出力シャフト速度に関連しているように見えました（ただし、間接的に）。さらに、約64 Hzでの流体駆動ベアリングペデスタルの構造固有振動数は、ODSおよびモーダルテストによって明確に識別されました。ローターと構造の複合振動により、流体ドライブの下の基礎が大幅に劣化し、ODSとモーダル解析のアニメーションにより、ソールプレートが基礎に一体的に接続されていないことが示され、システムの振動がさらに拡大しました。図1では、ベアリングペデスタルの自然周波数と基礎の分離により、システム全体が60 Hzで振動することが増幅されましたが、ねじり臨界速度が問題の根本的な原因でした。

図1.ポンプトレインの動作中に実行されたモーダル「バンプ」テストの誇張されたモーションアニメーションからのフリーズフレーム画像。コンクリート基礎に対する流体ドライブのベースとソールプレートの動きに注意してください。これは、もはや密接に接続されていないことが示されています。

プラントは稼働し続けなければなりませんでした。したがって、財団を含む長期的な修正は、短期的な選択肢ではありませんでした。発電を維持するために、顧客はMSIの結果を使用して、2,500 rpmでの流体駆動操作を回避し、ベアリングの急激な摩耗/故障とフロント標準の劣化を制限する戦略を確立しました。問題のねじり周波数をシフトするためのカップリングおよびその他のシャフトコンポーネントの変更とともに、基礎の恒久的な修正が計画され、将来の停止に備えて計画されました。

著者について：
William Marscherは社長兼テクニカルディレクターであり、EricOlsonはニュージャージー州ホイッパニーに本拠を置くコンサルティングおよびR＆D企業であるMechanical Solutions Inc.（MSI）のマーケティングディレクターです。詳細については、www.mechsol.comにアクセスするか、973-326に電話してください。 -9920。