Diagnostyka stanu wibracyjnego zespołu pompy zasilającej blok energetyczny celem zidentyfikowania przyczyn występowania dużych drgań korpusu.

Diagnostyka stanu wibracyjnego zespołu pompy zasilającej blok energetyczny celem zidentyfikowania przyczyn występowania dużych drgań korpusu. Autorzy: mgr inż. Jan MARASZEWSKI mgr inż. Witold MARASZEWSKI 1. Zakres badań i pomiarów. Zakres badań obejmował: Pomiary drgań bezwzględnych korpusów wszystkich łożysk zespołu, Pomiary drgań bezwzględnych elementów korpusu pompy, Pomiary drgań bezwzględnych konstrukcji wsporczej pompy, Pomiary drgań względnych wału popmy od strony sprzęgła hydrokinetycznego, Pomiar pionowego przemieszczeń i bicia sprzęgła nasadzonego na wał pompy, Pomiar pionowego przemieszczenia korpusu łozyska pompy od strony sprzęgła hydrokinetycznego, Pomiar przemieszczeń rurociągu ssawnego względem tłocznego, Pomiar unoszenia łap wsporczych pompy względem konstrukcji podstawy, Pomiar prędkości obrotowej wału wirnika pompy, Pomiar pulsacji ciśnienia w rurociagu ssawnym pompy. Pomiary przeprowadzono równocześnie w 47 punktach pomiarowych. Wszystkie pomiary wykonano w warunkach pracy jak to przedstawiono w tablicy 1. Warunki eksploatacujne zespołu pompy podczas pomiarów Tablica 1 Rejestracja Rodzaj pracy zespołu Wydajność Obroty Cisnienie Początek Czas zapisu Kocioł Pompa pompy Ssnie Tłocze nie [sek] t/h t/h obr/min MPa MPa 14h 45m Pomiar 0 na stojącej pompie 15h 43m 51 Przepływ minimalny 80 3038 0,85 9,9 15h 50m 94 Przepływ zwiekszony 120 3928 0,85 15,9 16h 30m Podjazd do wydatku max- 90 3835 0,84 12,0 720 poczatek 16h 42m Podjazd do wydatku max- koniec 350 4300 0,81 16,4 17h 2m 68 Zjazd z wydatku max 340 320 4170 0,81 16,1 17h 7m 80 Zjazd z wydatku max 320 315 4155 0,81 16,1 17h 12m 90 Zjazd z wydatku max 300 290 4119 0,81 16,1 17f 16m 98 Zjazd z wydatku max 280 281 4103 0,81 16,0 17h 20m 104 Zjazd z wydatku max 260 261 4031 0,81 15,7 17h 30m 1120 Zjazd z przepływu minimalnego 3553 17h 49m Odstawienie 0

2. Rozmieszczenie punktów pomiarowych. Punkty pomiarowe zlokalizowane zostały na obudowach łożysk zespołu pompy i na kołnierzu korpusu pompy rys1 i w innych miejscach jak pokazano na rys 2. Rys.1. Schemat rozmieszczenia punktów pomiarowych na obudowah łozysk zespołu. Rys.2. Schemat rozmieszczenia pozostałych punktów pomiarowych.

Sposób zamocowania czujników i miejsca ich zamocowania pokazano na kolejnych zdjęciach od rys. 3 do rys. 11 Rys.3. Drgania promieniowe poziome obudowy łożyska silnika ok. strony sprzęgła w p.p.2h. Rys.4. Rozmieszczenie czujników drgań na obudowie łożyska przekładni w p.p.6a i p.p.6h.

Rys.5. Rozmieszczenie czujników drgań i przemieszczeń na obudowie łożyska pompy od strony ssania. Rys.6. Umiejscowienie czujnika drgań w p.p. 16 na korpusie pompy komora ssania. Rys.7. Umiejscowienie czujnika drgań w p.p. 8V na obudowie łożyska pompy od strony tłoczenia.

Rys.8. Ustawienie czujników drgań względnych i przemieszczeń dla pomiaru ruchu pionowego obudowy łożyska p.p. 31, podnoszenia wału i pomiaru obrotów w p.p.37. Rys.9. Usytuowanie czujnika przemieszczeń do pomiaru ruchu rurociągu ssącego względem tłocznego pod pierwszym kołnierzem obu rurociągów w p.p. 32. Rys.10. Sposób zamocowania czujnika przemieszczeń do pomiaru ruchu rurociągu ssącego względem tłocznego pod pierwszym kołnierzem obu rurociągów w p.p. 32.

Rys. 11. Sposób zamocowania czujnika przemieszczeń do pomiaru ruchu rurociągu ssącego względem tłocznego w okolicy pierwszego zawieszenia obu rurociągów w p.p. 28. 3. Opis pomiarów. Pomiary wykonano w następujący sposób. We wszystkich 36 punktach pomiaru drgań bezwzględnych rozmieszczono czujniki przyśpieszeń drgań. Czujniki drgań mocowane były przy pomocy uchwytów magnetycznych. Mocowanie czujników przy pomocy zastosowanego specjalnego magnesu zapewnia liniowe przenoszenie drgań (brak zniekształcenia charakteru sygnału drganiowego) w zakresie częstotliwości od 0 Hz do ok. 800 Hz. Czujnik drgań połączono z 32 przedwzmacniaczami całkującymi typ 2651 i typ 2625 firmy Bruel&Kjaer, które przetwarzają sygnały przyśpieszenia na sygnały prędkości drgań. Tak przetworzone sygnały drganiowe zostały zarejestrowane na profesjonalnym 62 kanałowym rejestratorze magnetycznym typ Storeplex Delta firmy Racal. Zdjęcie stanowiska pomiarowego pokazano na rys.12. Dla śledzenia w czasie pomiarów bieżących zmian drgań bezwzględnych zastosowano wąskopasmowy analizator drgań typ 2515 firmy Bruel&Kjaer. Na jednym z kanałów rejestratora Storeplex Delta firmy Racal zapisywano sygnał proporcjonalny do prędkości obrotowej wału. Sygnał ten śledzący ruch obrotowy wirnika pochodził z czujnika drgań względnych firmy Bruel&Kjaer Vibro. W 5 miejscach zainstalowano wiroprądowe czujniki drgań względnych, które w sposób bezkontaktowy pozwoliły mierzyć przemieszczenia elementów wirujących, poosiowe ruchy obudów łożysk pompy względem korpusu, pionowe przemieszczenie wirującego sprzęgła względem fundamentu i prędkość obrotową pompy. W 5 innych miejscach zainstalowane dotykowe, specjalnie adoptowane do panujących warunków termicznych bardzo dokładne czujniki przemieszczeń. Dokładność ich wynosi 10 µm. Czujniki te miały za zadanie kontrolować ewentualne ruchy rurociągów, łap wsporczych pompy względem podstawy i pionowy ruch obudowy łożyska pompy od strony ssącej względem fundamentu. Sygnały z tych czujników rejestrowano na rejestratorze Storeplex Delta. Ponadto zainstalowano czujnik ciśnień, który realizował pomiar pulsacji ciśnienia w rurociągu ssącym. Przy pomocy tak zestawionego układu pomiarowego rejestrowano drgania i przemieszczenia jakie pojawiały się w zespole pompy podczas (opisanych w p.1 - tablica 1) różnych warunków pracy. Następnie w laboratorium VIBROPOMIARU zarejestrowane na profesjonalnym magnetofonie pomiarowym sygnały poddano dokładnej analizie częstotliwościowej i fazowej. W każdym torze pomiaru drgań zastosowano dolnoprzepustowe antyaliasingowe filtry o częstotliwości odcięcia f = 800 Hz i tłumieniu 80 db na oktawę tj. tłumieniu sygnału 10 000

razy na oktawę. W ten sposób uniknięto błędów związanych z możliwością wystąpienia w analizie nierealnych częstotliwości, czyli nie istniejących w rzeczywistości składowych drgań, które mogą zostać stworzone przez źle zestawiony układ pomiarowy. Cały układ pomiarowy drgań został skalibrowany przy pomocy kalibratora wzbudnika wibracyjnego 4291 firmy Bruel&Kjaer. Zastosowany wzbudnik wibracyjny typ 4291 firmy Bruel&Kjaer nr 398217 posiada aktualne świadectwo wzorcowania nr 1843 wydane przez Laboratorium Akustyki Technicznej GIG posiadające nr akredytacji AP 006. Rys.12. Widok stanowiska pomiarowego podczas pomiarów drgań zespołu pompy zasilajacej. Konfigurację torów pomiarowych podczas pomiarów, rejestracji i analizy drgań przedstawiono na rys. 13, a wykaz użytego do badań sprzętu pomiarowego zamieszczono w tablicy 2.

Rys.13. Konfiguracja torów pomiarowych przy rejestracji drgań zespołu pompy na obiekcie i przy analizie w laboratorium VIBROPOMIARU. Wykaz aparatury pomiarowej użytej do pomiaru i rejestracji drgań zespołu pompy i analizy drgań w Zakładowym Laboratorium VIBROPOMIAR Tablica 2 LP Nazwa Typ Nr fabryczny Firma Kraj 1 Przetworniki przyśpieszeń 4381,.,4338 985455; itd. Bruel - Kjaer Dania 2 Przedwzmacniacz ładunku 2651 521692; itd. Bruel - Kjaer Dania 3 Przedwzmacniacz ładunku 2625 521692; itd. Bruel - Kjaer Dania 4 Czujnik drgań względnych 200mm IN 081 0022 FZTL; itd. Bruel Kjaer Vibro Niemcy 5 Czujnik drgań względnych 3300 XL Bently Nevada USA 6 Czujnik przemieszczeń F10 3441554000; itd. Marposs Włochy 7 Wzmacniacz przemieszczeń WG-06 081103; itd. Peltron Polska 8 Czujnik ciśnienia PXTG 200 140313 Peltron Polska 9 Rejestrator pomiarowy TTU Storeplex RR19140/01/02/X08 RACAL Anglia 10 Wzmacniacze wejściowe SPU Storeplex RR19140/01/02/X08 RACAL Anglia 11 Wzmacniacz pomiarowy 2610 1 501 644 Bruel - Kjaer Dania 12 Filtr nadążny 1623 1 133 563 i 1 361 473 Bruel - Kjaer Dania 13 Dwukanałowy filtr śledzący 5050 1 556 349 Bruel - Kjaer Dania 14 Fazomierz 2971 936 430 Bruel - Kjaer Dania 15 Kalibrator drgań 4291 398217 Bruel - Kjaer Dania 16 Stolik wibracji SM 220 128364 RFT Niemcy 17 Generator drgań 2010 1002365 Bruel - Kjaer Dania 18 Wzmacniacz mocy LV - 102 5298 RFT Niemcy 19 Analizator drgań 2515 1 204 093 Bruel - Kjaer Dania 20 Oscyloskop PM 3320A DQ 002723 PHILIPS Holandia 21 Monitor 6 channel OPD 280U 760 132 Tesla Czechy 22 Dwukanałowy analizator struktur 3550 1 907 824 Bruel - Kjaer Dania

OMÓWIENIE POMIARÓW 4. Omówienie wyników pomiaru drgań i przemieszczeń. 4.1 Pomiar prędkości drgań sumarycznych zespołu pompy. W laboratorium VIBROPOMIARU przeprowadzono analizę drgań bezwzględnych. Analizę prędkości drgań sumarycznych wykonano przy pomocy dwukanałowego analizatora struktur typ 3550 firmy Bruel&Kjaer. Analiza miała na celu poszukiwanie miejsca w jakim generowane są drgania, w których dominującą rolę ma składowa 7X. W tym celu wykonano analizę widmową drgań we wszystkich punktach pomiaru drgań bezwzględnych jakie występują przy różnych prędkościach obrotowych zespołu pompy. Na rysunkach od rys.15 do rys.23 zamieszczono przykładowe widma drgań w wybranych punktach pomiarowych przy obciążeniu kotła: 350 t/h prędkość obrotowa pompy wynosi ok. 4300 obr/min (71,7 Hz), dla której 7X = 501,7 Hz, 300 t/ h prędkość obrotowa pompy wynosi ok. 4119 obr/min (68,7 Hz), dla której 7X = 480,6 Hz, 260 t/ h prędkość obrotowa pompy wynosi ok. 4031 obr/min (67,2 Hz), dla której 7X = 470,3 Hz, 120 t/ h prędkość obrotowa pompy wynosi ok. 3928 obr/min (65,5 Hz), dla której 7X = 458,3 Hz, Ocena stanu wibracyjnego łożysk została bardzo dokładnie przeprowadzona przez dostawcę zespołu pompy i nie było potrzeby weryfikowania tej oceny, a przeprowadzone obecnie badania ograniczone zostały do identyfikacji przyczyn podwyższonego poziomu drgań. 4.1.1 Analiza prędkości drgań przy obciążeniu kotła 350 t/h i prędkości obrotowej pompy około n = 4300 obr/min. Analizę częstotliwościową drgań przeprowadzono przy pomocy dwukanałowego analizatora sygnałów typ 2035 firmy Bruel&Kjaer. Podczas analiz widmowych stwierdzono, że w różnych punktach pomiarowych widma drgań różnią się w sposób zasadniczy. Obrazy charakterystycznych widm drgań zamieszczono na pokazanych niżej zdjęciach. Z obrazów tych można wnioskować o charakterze procesu drganiowego i czy dany węzeł łożyskowy znajduje się i w jakim stopniu pod wpływem drgań rezonansowych. Na rysunku rys.14 pokazano stanowisko do analizy częstotliwościowej drgań z wybranych punktów pomiarowych. Rys.14. Stanowisko do analizy częstotliwościowej drgań.

Na poniższym zdjęciu pokazano widma drgań obudowy łożyska silnika w p.p.1a i p.p.1h oznaczenia zgodne z rys.1. Są to widma osiowych i promieniowych drgań poziomych. Rys.15. Widmo drgań osiowych wykres górny i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych obudowy łożyska silnika. Z zamieszczonych widm widać, że występuje niewspółosiowość kątowa osi wirowania wirnika silnika z osią geometryczną łożyska, co powoduje wystąpienie oddziaływania sił elektromagnetycznych i obserwowaną w widmie dolnym niewspółosiowość osi magnetycznej stojana z osią wirowania wirnika. Na kolejnym umieszczonym poniżej zdjęciu pokazano widma drgań obudowy łożyska hydrokinetycznj przekładni w p.p.6a i p.p.6h oznaczenia zgodne z rys.1. Są to widma osiowych i promieniowych drgań poziomych. Rys.16. Widmo drgań osiowych wykres górny i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych obudowy łożyska hydrokinetycznej przekładni od strony pompy. Z zamieszczonych widm widać, że pompa na niewielki wpływ na dynamikę tego łożyska. Na poniższym zdjęciu pokazano widma drgań obudowy łożyska pompy od strony ssącej w p.p.7a i p.p.7h oznaczenia zgodne z rys.1. Są to widma osiowych i promieniowych bezwzględnych drgań poziomych.

Rys.17. Widmo drgań osiowych wykres górny i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych obudowy łożyska pompy od strony ssącej. Z zamieszczonych widm widać, że w drganiach obudowy łożyska dominuje składowa prędkości obrotowej 1X i składowa będąca jej krotnością, tj składowa 7X. Poza tym obserwuje się występowanie składowych 8X, 9X i 10X. Wszystkie podane składowe mają większe wartości w kierunku osiowym niż w kierunku promieniowym. Tak duża wartość składowej 7X, która jest większa od podstawowej składowej pochodzącej od wirowania wskazuje na większą podatność obudowy łożyska na działanie składowej 7X. Takie zachowanie się układu pozwala przypuszczać, że wzmocnienie wymuszenia o częstotliwości 7X powiązane może być ze zjawiskiem drgań rezonansowych. Na poniższym zdjęciu pokazano widma drgań obudowy łożyska pompy od strony tłocznej w p.p.8a i p.p.8h oznaczenia zgodne z rys.1. Są to widma osiowych i promieniowych bezwzględnych drgań poziomych. Rys.18. Widmo drgań osiowych wykres górny i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych obudowy łożyska pompy od strony ssącej. Z zamieszczonych widm widać, że w drganiach obudowy łożyska dominuje nie zidentyfikowana niskoczęstotliwościowa składowa o częstotliwości ok. f = 10 Hz, a składowa prędkości obrotowej 1X i składowa będąca jej krotnością, tj składowa 7X mają bardzo małe wartości w porównaniu z wartościami jakie występują na łożysku pompy od strony ssącej.

Na poniższym zdjęciu pokazano widma drgań kołnierza do którego mocowane jest łożysko pompy od strony ssącej w p.p.9a i p.p.9h oznaczenia zgodne z rys.1. Są to widma osiowych i promieniowych bezwzględnych drgań poziomych. Rys.19. Widmo drgań osiowych wykres górny i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych kołnierza do którego mocowane jest łożysko pompy od strony ssącej. Z zamieszczonych widm widać, że w drganiach osiowych kołnierza składowa prędkości obrotowej 1X i składowa będąca jej krotnością, tj składowa 7X mają bardzo małe wartości. Natomiast w drganiach promieniowych poziomych kołnierza dominuje składowa prędkości obrotowej 1X i składowa będąca jej krotnością, tj składowa 7X, ale wartość składowej 7X jest znacznie mniejsza od składowej 1X. Wskazuje to na dużą podatność kołnierza na wymuszenia pochodzące od sił związanych z prędkością wirowania. Na poniższym zdjęciu pokazano widma drgań osiowych górnej śruby ściągającej pompy od strony ssącej w p.p.13 i drgania poziome poprzeczne do osi pompy górnej części konstrukcji wsporczej od strony ssącej w p.p.20 oznaczenia zgodne z rys.1. Rys.20. Widmo drgań osiowych wykres górny w p.p.13 i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych w p.p.20. Z zamieszczonych widm widać, że w drganiach osiowych dominuje nie zidentyfikowana niskoczęstotliwościowa składowa o częstotliwości ok. f = 20 Hz, a składowa prędkości obrotowej 1X i składowa będąca jej krotnością, tj składowa 7X mają bardzo małe wartości.

Natomiast w drganiach poziomych poprzecznych do osi pompy górnej części konstrukcji wsporczej od strony ssącej w p.p.20 dominuje składowa od wirowania 1X. Wskazuje to na podatność układu wsporczego na wymuszenia pochodzące od sił związanych z prędkością wirowania. Na poniższym zdjęciu pokazano widma drgań poprzecznych górnej części korpusu pompy od strony ssącej w p.p.17 i górnej części korpusu pompy od strony tłocznej w p.p.19 oznaczenia zgodne z rys.1. Rys.21. Widmo drgań korpusu pompy w p.p.17 wykres górny i widmo drgań korpusu pompy w p.p.19 wykres dolny. Z zamieszczonych widm widać, że tor pomiarowy w p.p.17 jest uszkodzony i nie ma w tym punkcie pomiaru. Natomiast pomiar w p.p.19 wskazuje, że w drganiach korpusu dominuje składowa prędkości obrotowej 1X, a składowa będąca jej krotnością, tj składowa 7X z uwagi na mała wartość amplitudy nie oddziałuje na korpus pompy. Na poniższym zdjęciu pokazano widma drgań względnych pionowych wału pompy w p.p. 34 względem obudowy łożyska od strony ssącej wykres górny i drgania względne sprzęgła w p.p.37 względem fundamentu zespołu pompowego wykres dolny. Oznaczenia punktów pomiarowych zgodne z rys.1. Rys.22. Widmo drgań względnych pionowych wału pompy w p.p. 34 względem obudowy łożyska od strony ssącej wykres górny i widmo drgań względnych sprzęgła w p.p.37 względem fundamentu zespołu pompowego wykres dolny.

Z zamieszczonych widm widać, że w drganiach względnych wału dominuje składowa prędkości obrotowej 1X. W drganiach względnych sprzęgła również dominuje składowa prędkości obrotowej 1X i jej krotności. Składowa o częstotliwości 7X w ogóle nie występują. Ze względu na występowanie w obudowie łożyska ślizgowego od strony ssącej składowej 7X, a więc składowej równej częstotliwości łopatkowej dla kilku pierwszych stopni wirnika pompy, sprawdzono pulsacje ciśnienia wody na ssaniu. Na poniższym zdjęciu pokazano widmo pulsacji ciśnienia wody na ssaniu. Rys.23. Widmo pulsacji ciśnienia na ssaniu pompy wykres górny. Z zamieszczonego widma widać że na ssaniu pompy występują dwie dominujące składowe. Jedna o częstotliwości f = 26 Hz, a druga p częstotliwości f = 71 Hz, zgodna z prędkością obrotową wirnika. W pulsacji przepływu nie występuje składowa o częstotliwości łopatkowej zgodna z krotnością 7X. 4.1.2 Porównanie widm prędkości drgań względnych obudowy łożyska ślizgowego pompy od strony ssącej dla 6 (sześciu) różnych wydajności kotła. Rys.24. Widmo drgań osiowych wykres górny i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych obudowy łożyska pompy od strony ssącej przy wydajności kotła 120 t/h.

Odczytana z powyższego widma wartość składowej 1X = 66 Hz, a obliczona z niej wartość składowej 7X = 462 Hz. Natomiast odczytana z widma wartość składowej 7X = 463 Hz. Wartości częstotliwości składowych 7X obliczonej i odczytanej prawie są zgodne. W widmie drgań osiowych występują jeszcze zauważalne składowe 8X i 9X. Rys.25. Widmo drgań osiowych wykres górny i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych obudowy łożyska pompy od strony ssącej przy wydajności kotła 260 t/h. Odczytana z powyższego widma wartość składowej 1X = 67 Hz, a obliczona z niej wartość składowej 7X = 469 Hz. Natomiast odczytana z widma wartość składowej 7X = 472 Hz. Wartości częstotliwości składowych 7X obliczonej i odczytanej różnią się między sobą o f = 3Hz. W widmie drgań osiowych nadal występują jeszcze zauważalne, ale już znacznie mniejsze składowe 8X i 9X. Rys.26. Powiększone tzw. ZOOM widmo drgań osiowych wykres górny i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych obudowy łożyska pompy od strony ssącej przy wydajności kotła 300 t/h. 1X = 68,5 Hz, 7X = 480,5 Hz Odczytana przed powiększeniem z powyższego widma wartość składowej 1X = 68,5 Hz, a obliczona z niej wartość składowej 7X = 480,5 Hz. Odczytana z niepowiększonego widma wartość częstotliwości składowej, która jest interpretowana jako składowa 7X wynosi f = 484 Hz. Po rozszerzeniu tego widma widać, że w rzeczywistości ta składowa złożona jest z dwu odrębnie występujących składowych (w widnie drgań występują dwa wyróżniające się piki). Jeden pik posiada wartość częstotliwości f = 484,0312 Hz. Drugi pik posiada wartość częstotliwości f = 484,8125 Hz.

Obie te składowe są różne od obliczonej częstotliwości składowej 7X, która wynosi f = 480,5 Hz. Wartości częstotliwości składowych 7X obliczonej i odczytanej różnią się między sobą ok. f = 4Hz. Rys.27. Widmo drgań osiowych wykres górny i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych obudowy łożyska pompy od strony ssącej przy wydajności kotła 330 t/h. 1X = 69 Hz, 7X = 483 Hz Odczytana przed powiększeniem z powyższego widma wartość składowej 1X = 69 Hz, a obliczona z niej wartość składowej 7X = 483 Hz. Odczytana z niepowiększonego widma wartość częstotliwości składowej, która jest interpretowana jako składowa 7X wynosi f = 493 Hz. Po rozszerzeniu tego widma widać, że w rzeczywistości ta składowa złożona jest z dwu odrębnie występujących składowych (w widnie drgań występują dwa wyróżniające się piki). Jeden pik posiada wartość częstotliwości f = 493,125 Hz. Drugi pik posiada wartość częstotliwości f = 493,75 Hz. Również przy tym obciążeniu kotła, podobnie jak przy obciążeniu 300 t/k obie te składowe są różne od obliczonej częstotliwości składowej 7X, która wynosi f = 483 Hz. Tym razem wartości częstotliwości składowych 7X obliczonej i odczytanej różnią się między sobą o wartość ponad f = 10 Hz. Rys.28. Widmo drgań osiowych wykres górny i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych obudowy łożyska pompy od strony ssącej przy wydajności kotła 340 t/h. 1X = 69,3 Hz, 7X = 485,1 Hz. Odczytana z powyższego powiększonego widma wartość składowej 1X = 69,3 Hz, a obliczona z niej wartość składowej 7X = 485,1 Hz.

Natomiast odczytana z widma wartość składowej 7X = 494 Hz. Wartości częstotliwości składowych 7X obliczonej i odczytanej różnią się między sobą o ok. f = 10 Hz. W widmie drgań osiowych nadal występują składowe 8X i 9X. Wszystkie składowe 7X, 8X i 9X składają się z dwóch pików, z których żaden nie posiada częstotliwości zgodnej z cz obliczoną częstotliwością składowej 7X, 8X i 9X Rys.29. Widmo drgań osiowych wykres górny i widmo drgań promieniowych wykres dolny, prędkości drgań bezwzględnych obudowy łożyska pompy od strony ssącej przy wydajności kotła 350 t/h. 1X = 71 Hz. Odczytana z powyższego powiększonego widma wartość składowej 1X = 71 Hz, a obliczona z niej wartość składowej 7X = 497 Hz. Natomiast odczytana z widma wartość składowej 7X = 498 Hz. Wartości częstotliwości składowych 7X obliczonej i odczytanej prawie nie różnią się między sobą. W widmie drgań osiowych nadal występują składowe 8X i 9X. Analizując przedstawione na rysunkach od rys.24 do rys.29 wykresy i zawarte pod nimi uwagi można postawić tezę, że drgania obudowy łożyska pompy od strony ssącej są drganiami rezonansowymi, a występowanie ich spowodowane jest obecnością składowej 7X.

4.1.3 Analiza przebiegów czasowych tzw. składowej 7X przy wydajności kotła 340t/h/. Poniżej na rys.30 pokazano stanowisko do analizy czasowej składowych 6X i 7X. Rys.30. Stanowisko do nadążnego filtrowania składowej 6X i 7X. Analizę synchronicznych z obrotami składowych 6X i 7X wykonano w następujący sposób. Z Rejestratora magnetycznego odtwarzano sygnały drgań podając je równocześnie do sprzężonych z sobą dwóch jednakowych filtrów nadążnych typu 1623 firmy Bruel&Kjaer z 23% pasmem przepuszczania. Filtry te sterowane były przy pomocy zarejestrowanego na jednym z kanałów magnetofonu sygnału, proporcjonalnego do prędkości obrotowej wirnika pompy. Przefiltrowane w filtrach synchroniczne z obrotami składowe drgań przesyłane były do oscyloskopu z pamięcią typ PM 3320A firmy PHILIPS. Przy pomocy oscyloskopu z pamięcią obserwowano zachowanie się składowych 6X i 7X. Analizę taką wykonano dla drgań obudowy łożyska od strony ssącej kołnierza, do którego umocowana jest obudowa tego łożyska i obudowy łożyska od strony tłocznej. Przeprowadzone pomiary pokazały ze: Obudowa łożyska od strony ssącej: p.p.7a drgania osiowe łożyska składowa 6X i 7X pulsuje. p.p.7h drgania promieniowe poziome 6X i 7X większe niż w p.p.7a i pulsują bardziej intensywnie. p.p.7v drgania promieniowe pionowe mniejsze niż poziome. Kołnierz od strony ssącej: p.p.9a drgania osiowe od strony ssącej składowa 6X nie występuje, a 7X jest mała i nie pulsuje. p.p.9h drgania promieniowe poziome od strony ssącej 6X nie występuje jako składowa znacząca, a składowa 7X jest większa i pulsuje. p.p.9v drgania promieniowe pionowe składowa 6X nie występuje, a składowa 7X jest mała i nie pulsuje. Obudowa łożyska od strony tłocznej: p.p.8a drgania osiowe łożyska od strony tłocznej składowa 6X nie występuje, a 7X jest ale nie pulsuje. p.p.8h drgania promieniowe poziome od strony tłocznej składowa 7X jest mała i nie pulsuje. p.p.8v drgania promieniowe pionowe od strony tłocznej składowa 7X jest i nie pulsuje.

Pomiar prędkości drgań na podstawie korpusu rurociągu ssącego w p.p.16 nie wskazuje na występowanie składowej 7X. 4.2 Pomiar przemieszczeń i drgań względnych. Pierwszy pomiar odniesienia wykonano w stanie spoczynku, na pompie zatrzymanej. Następnie pompę uruchomiono. Pomiar drugi wykonano po tym jak pompę ponownie odstawiono i po tym jak pompa stygła ok. 17 przez godzin. Temperatura po tym okresie wynosiła: Na pompie ok. 100 C Na łożyskach ok. 40 C Na kołnierzach ok. 80 C. Po uruchomieniu zespołu pompy do przepływu minimalnego, którego proces uruchomienia trwał ok. 60 minut zaobserwowano: 1. Pomiar na sprzęgle pomiędzy przekładnią hydrokinetyczna i pompą, od strony pompy pokazał, że sprzęgło podniosło się względem fundamentu o wartość A = 0,42 mm i bicie sprzęgła wynosiło 0,21 mm. 2. Po zakończeniu pomiarów, po zatrzymaniu zespołu pompy sprzęgło obniżyło się z dotychczasowego uniesienia (A = 0,42 mm) o wartość A = 0,14 mm, a tuż przed zatrzymaniem wartość statycznego bicia tj. podczas bardzo wolnych obrotów wału (ok. 0,5 obr/sek) wynosiła 0,105 mm. 3. Drgania względne w tym samym czasie bicie pionowe wału względem obudowy przy wydajności maksymalnej wynosiło od A = 0.1 mm do A = 0,15 mm. 4. Przy obciążeniu 260 T/h bicie pionowe wału względem obudowy wynosiło 0,1 mm, a wał względem obudowy obniżył się względem położenia poprzedniego o wartość A = 0,05 mm. 5. Górna część korpusu łożyska ślizgowego pompy od strony ssącej, po uruchomieniu do przepływu nominalnego odsunęła się od kołnierza mocującego obudowę łożyska od strony ssącej o wartość A = 0,23 mm. 6. Korpus łożyska ślizgowego od strony tłocznej nie zmienił swojego położenia względem podobnego kołnierza znajdującego się po stronie ssącej. 7. Łapy korpusu pompy pozostały nieruchome. 8. Oba rurociągi na odcinku od korpusu do pierwszych kołnierzy nie przemieszczały się względem siebie. 9. Rurociągi w odległości ok. 2,5 m nad pompą nie przemieściły się względem siebie. 10. Nasada korpusu łożyska ślizgowego od strony ssącej mierzona przy kołnierzu nie wykazała zmian położenia względem fundamentu. 4.3 Podsumowanie i wnioski wynikające z punktu 4. Składowa 7X może być generowana w dwóch miejscach. 1. W komorze przepływowej wirnika jako składowa tzw. łopatkowa będąca następstwem asymetrii przepływu, 2. Jako składowa towarzysząca zjawisku tarcia suchego np. w uszczelnieniach labiryntowych.

Asymetria przepływu może wystąpić np. wskutek nierównoległego ustawienia osi wirnika do osi korpusu pompy np. jako następstwo wygięcia wału wirnika, lub wygięcia termicznego korpusu względem wału wirnika pompy. Przycieranie wirnika w uszczelnieniach labiryntowych wystąpi przy skasowaniu luzów w tych uszczelnieniach. Może to zachodzić podczas wystąpienia ekscentrycznego ustawienia wału wirnika w komorze. Składowe 6X i 7X występują jako odpowiedzi rezonansowe obudowy łożyska na wymuszenia nierównomierności przepływu w układzie przepływowym. Obudowa łożyska ślizgowego od strony ssącej pracuje w strefie drgań rezonansowych. Wymuszenie przepływem z racji ekscentryczności komory wirnika pojawia się prawdopodobnie z uwagi na wyginanie wału pomiędzy pompą, a sprzęgłem hydrokinetycznym. Ale w tym przypadku może również wystąpić tarcie suche w uszczelnieniach, co wygeneruje składowe 5X, 6X, i 7X. Należy mieć stale na uwadze, że w drganiach obudowy łożyska obserwuje się składowe które dominują w drganiach całkowitych i są to składowe 6X i 7X. Analiza składowych została przeprowadzona w wyniku zastosowania sterowanych filtrów współbieżnych o szerokość pasma przepuszczania 23%. Nie jest wiec możliwe, że obserwowane pulsacje składowych 6X i 7X występują wskutek ucieczki filtrowanej składowej poza okno filtra. Aby zapobiec występowaniu takiego zjawiska celowo zastosowano szerokie 23% okno widmowe. Mimo takiego zabiegu pulsacja składowych nadal występowała. W związku z tym należy wziąć pod uwagę drugą przyczynę występowania pulsacji. Składowa 6X lub 7X naprzemiennie występuje w sposób pulsacyjny w związku z wahaniami prędkości obrotowej i wzmacnianiu albo składowej 6X, lub składowej 7X przez przemijające się pokrywanie tych częstotliwości z częstotliwością drgań własnych obudowy łożyska. To znaczy, że w stała częstotliwość drgań własnych raz (przy większej prędkości obrotowej wirnika pompy) zbliża się do częstotliwości 6X, a innym razem (przy mniejszej prędkości obrotowej wirnika pompy) częstotliwość drgań własnych zbliża się do częstotliwości 7X. Na tej podstawie można przypuszczać, że zaobserwowane podnoszenie wału wirnika pompy prawdopodobnie wymuszone przez przekładnię hydrokinetyczną jest jedną z przyczyn występowania dużych drgań obudowy tego łożyska, które są drganiami rezonansowymi obudowy wywoływanymi przez składowe 6X i 7X. 6. Wnioski. Na podstawie przeprowadzonej analizy wyników pomiarów pomiarów drgań i przemieszczeń można wysnuć następujące wnioski: 1. Po uruchomieniu zespołu pompy wał wirnika pompy zostaje podniesiony do góry o wartość większą niż wynosi luz łożyskowy w łożysku ślizgowym od strony ssącej. 2. Podczas zatrzymywania zespołu wał wirnika pompy obniża się. 3. Podczas podnoszenia wału wirnika pompy kołnierz do którego mocowana jest obudowa łożyska od strony ssącej pozostaje w spoczynku i nie zostaje unoszony. 4. Podczas podnoszenia wału, bicie mierzone na sprzęgle jest dwukrotnie większe niż bicie jakie mierzone jest podczas odstawiania pompy czyli podczas obniżania się wału. 5. Występujące drgania obudowy łożyska ślizgowego pompy od strony ssącej mają charakter drgań rezonansowych. 6. Drgania o tym charakterze nie występują na żadnym innym mierzonym elemencie zespołu pompy. 7. Prawdopodobnie występuje przycieranie w uszczelnieniach wirnika pompy.

8. Ze względu na ograniczone warunki eksploatacji zespołu pompy. nie przeprowadzono badań związanych z wpływem warunków cieplnych na stan dynamiczny zespołu pompy. 7. Zalecenia. W celu w opracowaniu skutecznego sposobu minimalizacji drgań obudowy łożyska od strony ssącej, w oparciu o uzyskane wyniki prac zalecono zrealizować następujące działania: 1. Podczas postoju bloku (na pompie zimnej) wykonać pomiary rzeczywistych częstości drgań własnych obudowy łożyska ślizgowego od strony ssącej. 2. Wykonać bardzo dokładne i równoczesne w tym samym czasie pomiary przemieszczeń obudowy łożyska przekładni hydrokinetycznej od strony pompy i bicia wału przekładni hydrokinetycznej, przemieszczenia i bicia sprzęgła, przemieszczenia i bicia wału pompy w obudowie łożyska. Pomiary należy wykonać w stanie zimnym pompy i w różnych stanach termicznych. 3. Pomiary wykonane jak w p.2 pozwolą na zastosowanie niezbędnych prekompensacji podczas osiowania zespołu. 4. Dopiero wykonanie zalecanych powyżej pomiarów pozwoli jednoznacznie określić kroki postępowania celem minimalizowania drgań łożyska ślizgowego pompy od strony ssącej. Również takie pomiary pozwolą przedstawić konstruktorowi propozycje opracowaniu skutecznego sposobu minimalizacji drgań (np. zmianę sztywności podparcia i sposób wykonania). Bez tych informacji nie ma możliwości przedstawiania wiążących propozycji przeprowadzenia zmian konstrukcyjnych celem zrealizowania skutecznego sposobu minimalizacji drgań. 5. Obecnie jednym z możliwych sposobów minimalizacji drgań obudowy łożyska pompy od strony ssącej jest zmiana jego częstości drgań np. przez zmianę sztywności podpory łożyska. Jest to możliwe poprzez mocniejsze (w górnej części) związanie tej obudowy z kołnierzem przykręconym do korpusu pompy. Jednak pomierzone wartości przemieszczenia pionowego wału pompy od strony ssącej w usztywnionym łożysku mogą doprowadzić do uszkodzenia łożyska ślizgowego. Zastosowanie takiego rozwiązania wymagać będzie wcześniej bardzo dokładnego pomierzenia stanu osiowania przekładni i pompy na pracującym zespole. Być może, że zespół w warunkach statycznych będzie musiał być celowo i świadomie rozosiowany, aby potem w warunkach eksploatacji sam poprawiał swój stan osiowania.