Оптимизация вибрации гидропривода в кормовых насосах: Кейс-стади

Кормовой насос (BFP), приводимый в действие гидроприводом, соединенным с основной паровой турбиной, страдал от чрезмерной вибрации, вызывая частые замены подшипников. Завод полагался на этот единственный BFP для генерации энергии, работая с выходным валом гидропривода между 2000 и 3500 об/мин. Mechanical Solutions Inc. (MSI) провела комплексные тесты, позволившие заводу безопасно скорректировать эксплуатацию до внедрения постоянного решения во время планового простоя.

Полевые работы MSI сочетали модальное тестирование ударом с экспериментами принудительного отклика в эксплуатации. Данные собирались примерно с 125 точек на гидроприводе, насосе, передней стойке и фундаменте. Модальные тесты ударом выявили собственные частоты и формы мод во время нормальной эксплуатации завода, в то время как данные принудительного отклика дали рабочую форму деформации (ODS) насоса и приводного агрегата (см. Рисунок 1). ODS показывает амплитуду и фазу каждого компонента на заданной частоте, давая четкое понимание источника и тяжести вибрации. MSI также использовала штыри для зондирования торсионных собственных частот в машиностроительной цепи.

Тесты выявили 60 Гц как доминирующую частоту вибрации, в основном затрагивающую входной конец гидропривода и переднюю стойку, с пиком на 2500 об/мин (42 Гц). Особенно выходной вал испытывал более высокую вибрацию 60 Гц, чем на 42 Гц. MSI заключила, что вибрация 60 Гц исходила преимущественно от торсионной критической скорости роторной системы, которая «подстроилась» на 60 Гц под влиянием уровня масла в гидроприводе. Торсионная жесткость привода контролировала выходную скорость, косвенно связывая вибрацию со скоростью вала. Дополнительно была выявлена структурная собственная частота подшипниковых опор гидропривода ~64 Гц через ODS и модальное тестирование. Комбинированные роторные/структурные вибрации сильно деградировали фундамент под приводом, анимация ODS показывала, что подошвенные плиты отсоединились от бетона, усиливая тряску системы (Рисунок 1).

Рисунок 1. Кадр из анимации с преувеличенным движением модального «удара» во время работы насоса. Обратите внимание на относительное движение основания гидропривода и подошвенных плит к фундаменту, которые больше не плотно соединены.

Поскольку завод должен был оставаться в сети, долгосрочный ремонт фундамента не был сразу выполним. Используя выводы MSI, завод внедрил стратегию избегания работы гидропривода на 2500 об/мин, тем самым ограничивая быстрый износ подшипников и ухудшение передней стойки. Постоянные средства — включая усиление фундамента и модификацию муфты и других валовых компонентов для смещения торсионной критической скорости — были запланированы на будущий простой.

Об авторах: Уильям Маршер, Президент и Технический директор, и Эрик Олсон, Директор маркетинга, Mechanical Solutions Inc. (MSI) — консалтинговая и НИОКР фирма в Уиппени, штат Нью-Джерси. Узнайте больше на www.mechsol.com или звоните 973-326-9920.