Case Study:ボイラ給水ポンプ衝撃試験

はじめに

JetTech Mechanical の友人たちは、Sulzer ボイラ給水ポンプのベアリングハウジングおよびシャフトの衝撃（モーダル）試験データを収集し評価するよう依頼されました。その目的は、構造またはロータの固有周波数が運転速度、倍音、または羽根通過周波数のような水力的励振と一致しているかどうかを判断することです。

装備

対象の機械は、以下の主要な特性を持つスルザーの多段ボイラー給水ポンプです。

ハードウェア

ジェットテック・メカニカルは、衝撃試験を実施するために次のハードウェアを使用しました。

動作周波数

測定された動作速度3587 RPMに基づき、次の強制周波数が適用されます:

衝撃試験の概要

インパクト試験により、ポンプのベアリングハウジングおよびシャフトシステム内で複数の構造共振が確認されました。特に重要なのは、約25,800 CPM付近に中心を持つ軽く減衰した垂直構造共振で、危険域はおおよそ25,160から26,440 CPMに及ぶことが確認されています。

追加の共振は、回転速度の1倍および2倍付近で確認されましたが、これらは羽根通過相互作用に比べて重要性は二次的でした。

衝撃試験結果

ポンプのベアリングハウジングおよびシャフトシステムで実施されたインパクト試験により、いくつかの構造共振が明らかになりました。特に、約25,800 CPM付近に中心を持つ軽く減衰した縦方向の構造共振があります。この共振は重要と見なされており、構造応答が大幅に増幅される25,160から26,440 CPMの範囲を「危険ゾーン」と定義しています。

追加の構造共振も、1倍および2倍の運転速度範囲付近で検出されました。しかし、これらの共振は、羽根通過周波数で発生する顕著な相互作用と比較すると、二次的な重要性しかありません。

衝撃試験データについては、5ページから始まる付録をご覧ください

運転振動データとの関係

ジェットテック・メカニカルの運転振動測定では、7倍の羽根通過周波数で振動レベルが高く、ポンプインボードベアリング（PIB）の垂直方向が最も影響を受けていることが示されています。

回転速度が3587 RPMのとき、7枚のベーン通過周波数（25,109 CPM）は特定された垂直共振範囲のすぐ隣に位置しています。このモードは減衰が低いため、ベーン通過からの油圧力を受けると構造は強く増幅して応答します。

根本原因分析

PIBの垂直振動の増大に寄与する主な要因は、7枚羽根のインペラの油圧励振周波数と、ポンプケーシングおよびベアリングペデスタルアセンブリの垂直構造モードの間で確立される共振現象に起因しています。このシナリオは、不均衡、ミスアライメント、またはベアリングの欠陥には関連しておらず、これらの状態は通常、羽根通過周波数での励振を引き起こすことはありません。

リスク評価

この共鳴条件下で操作すると、次のようなことが起こる可能性があります：