I. 진동 및 위상차 측정 및 분석
선박에는 2개의 동일한 온수 순환 펌프가 장착되어 있으며 각각의 정격 출력은 2.2kW이고 2900rpm의 속도로 작동합니다. 펌프 모터는 비동기식 모터로, 커플링과 베어링 브래킷을 통해 펌프에 연결됩니다. 운전 중 2번 펌프에서 상당한 진동이 관찰되었습니다. 그림 1에는 2번 펌프의 사진이 나와 있습니다.
그림 1 2번 펌프의 실제 사진
두 펌프의 진동 강도는 모 회사의 VIBEXPERTII 진동 분석기로 측정되었습니다. 진동 강도의 측정 결과를 표 1에 나타내었다.
GB/T 기준 16301-2008선박 기관실 보조 기계의 진동 강도 측정 및 평가1번 펌프의 진동 강도는 허용 범위 내에 있는 반면, 2번 펌프의 진동 강도는 기준을 크게 초과합니다.
문제를 진단하기 위해 2번 펌프의 모터와 베어링 프레임의 여러 지점에서 진동 속도 파형과 스펙트럼을 측정하고 분석했습니다. 파형 측정은 분석 기간 5초 동안 4096Hz의 샘플링 주파수로 수행되었습니다. 스펙트럼 분석을 위해 측정 주파수는 6400라인의 분해능으로 1600Hz로 설정되었습니다. 상당한 진동이 관찰된 펌프 베어링 프레임의 입력단에서 수직 방사형 진동 속도 파형과 스펙트럼에 초점을 맞춰 상세한 분석을 수행했습니다. 펌프 베어링 프레임의 수직 진동 속도 파형은 그림 2에 나와 있으며 해당 수직 진동 속도 스펙트럼은 그림 3에 나와 있습니다.
그림 3 펌프 베어링 프레임의 수직 진동 속도 스펙트럼
진동 속도 스펙트럼은 두드러진 기본 주파수와 2차 고조파 성분을 나타냅니다. 파형 및 스펙트럼 특성은 모두 일반적인 평행 정렬 불량 진동의 특성과 일치합니다. 이 지점의 수평 방사형 진동 속도 파형 및 스펙트럼에서도 유사한 특징이 관찰됩니다. 따라서 펌프 커플링의 양단 축 사이에 평행오차 문제가 있는 것으로 잠정적으로 결론이 내려진다.
이 문제를 더 자세히 진단하기 위해 2번 펌프의 커플링 양쪽 끝에서 회전 주파수의 위상차를 측정했습니다. 하나의 진동 가속도 센서는 모터의 출력단에 배치되었고 다른 하나는 펌프 베어링 프레임의 입력단에 배치되었습니다. 수직 위상차 측정을 위해 두 센서를 각각의 측정 지점의 수직 위치에 배치했습니다. 그림 4에는 커플링의 수직 위상차 측정 설정을 보여주는 다이어그램이 나와 있습니다.
그림 4 커플링 샤프트의 수직 위상차 측정 다이어그램
수평 방사상 위상차는 비슷한 패턴을 따릅니다. 측정된 위상차는 커플링 양단의 수직 위상차가 181도, 수평 방사형 위상차가 258도, 축 방향 위상차가 280도이다. 2번 펌프의 모터와 펌프 사이의 수직 회전수 위상차는 거의 180도임을 알 수 있다. 이전에 논의된 진동 속도 스펙트럼 결과와 함께 이는 2번 펌프의 과도한 진동의 주요 원인이 샤프트의 수직 정렬 불량임을 나타냅니다. 그러므로 수직정렬을 점검하고 조정하는 것이 필요하다.
II. 정렬 조정
다이얼 인디케이터가 없기 때문에 수동 회전 시 발생하는 저항을 기준으로 2번 펌프 샤프트의 수직 정렬을 조정하여 이 저항을 최대한 최소화했습니다. 조정을 완료한 후 펌프를 다시 가동하고 진동 측정을 다시 수행했습니다. 정렬 조정 후의 진동 속도 파형과 스펙트럼은 각각 그림 5와 6에 나와 있습니다.
중앙의 진동 강도가 크게 감소한 것을 볼 수 있으며, 진동 속도 스펙트럼은 회전 주파수에서 두드러진 성분을 나타냅니다. 2x 회전 주파수 성분은 여전히 존재하며, 커플링 양쪽 끝의 수직 위상차는 180도에 가깝게 유지됩니다. 이는 정렬 불량이 여전히 존재하지만 크게 개선되었음을 나타냅니다. 그런 다음 다이얼 표시기를 사용하여 수직 정렬을 추가로 조정할 수 있습니다.
III. 회전 속도 및 적외선 모니터링
오정렬이 여전히 지속되고 펌프가 장기간 지속적으로 작동해야 한다는 점을 고려하여 이러한 오정렬이 펌프 모터에 미치는 영향을 평가할 필요가 있었습니다. 따라서 정렬 조정 후 2번 펌프에 대해 회전속도 및 적외선 모니터링을 실시하였다. 실제 작동속도는 특정 제조사의 VIBEXPERT II 진동분석기를 이용하여 측정한 결과, 정격속도보다 22r/min 낮은 2878r/min의 작동속도를 나타냈습니다. 이는 잘못된 정렬로 인해 펌프가 약간의 과부하 상태에서 작동하게 되었음을 의미합니다. 그림 7에는 2번 펌프 모터의 적외선 열화상이 나와 있습니다.
그림 7 2번 펌프 모터의 적외선 열화상
그림 7에 도시된 바와 같이 모터의 온도상승은 약 33.8도이며, 모터의 절연등급은 F등급이다. F 등급 절연 등급의 허용 온도 상승이 60도라고 가정할 때 관찰된 온도 상승인 33.8도는 지정된 정상 작동 범위 내에서 잘 유지됩니다. 따라서 2호 펌프는 계속 안전하게 작동할 수 있습니다.