Dampturbineanlæg. Udvikling af fejl i planetgear.

Transkript

1 VIBRO CONSULT Palle Aggerholm. Dampturbineanlæg. Udvikling af fejl i planetgear. Adresse: Balagervej 69 Telefon: [email protected] DK 8260 Viby J.

2 Højtryksturbine o/min, 152,5 Hz Planetgear Generator, 12 MW 1500 o/min, 25 Hz Aksialleje 1HA 1 HR 6 HA 6 VR 10HR HA 2 HR 3 HR HR 8 HR 9 HR 5 HR: modsatte side af gear 5 HA: modsatte side af gear Omløbsfrekvens: 60,18 Hz Tandindgrebsfrekvens: Hz At lave tilstandskontrol på en maskine vil sige at følge dens tilstand over tiden. Formålet er først og fremmest at detektere, hvis der er fejl under udvikling. Til dette formål er vibrationsmåling det vigtigste og mest effektive værktøj. Processen starter med at måle på maskinen, når den er i driftsmæssig god tilstand. Denne måling defineres som reference for alle følgende målinger (grøn kurve). Herefter måler man på maskinen med regelmæssige intervaller for at følge med i, om der sker ændringer i vibrationsniveauet. Forudsat at maskinen kører under samme driftsbetingelser under målingerne, vil enhver ændring i vibrationsniveauet være tegn på en ændring af maskinens tilstand og dermed også tegn på en mulig fejludvikling

3 Der vil imidlertid altid være mindre udsving i måleværdierne fra gang til gang, uden at det nødvendigvis betyder fejl. Det er derfor praktisk at indlægge en grænse (f.eks. en faktor 2,5 - gul kurve), under hvilken man ikke bekymrer sig om udsvinget. Først når niveauet viser en konstant stigning fra gang til gang og overskrider den gule kurve, skal alarmklokken aktiveres. På dette tidspunkt vil det være en god ide at gøre måleintervallerne mindre. Man kan derved med langt større sikkerhed forudsige, hvornår maskinen risikerer at havarere. Det kan være svært at sætte grænser for, hvor højt niveauet kan stige, før maskinen havarerer, men som tommelfingerregel vil en faktor 10 (rød kurve) være en udmærket grænse for, hvor længe man bør køre med maskinen. På denne maskine ses en meget kraftig niveaustigning i frekvensområdet 4-20 khz. Da detektionsspektret ikke giver tilstrækkelig information til at kunne stille en sikker diagnose, må der foretages yderligere analyser. Dette kunne være en FFT-analyse (smalbåndsanalyse), eventuelt zoomet ind omkring det aktuelle frekvensområde

4 På det øverste billede ses det, at der er sket niveaustigninger på tandindgrebsfrekvensen, dens 3. harmoniske og især på dens 4. harmoniske. Men ud over dette ses niveaustigninger i et bredt tæppe af frekvenser mellem tandindgrebsfrekvenserne. For at få undersøgt, hvad dette tæppe indeholder af informationer, er det nødvendigt at zoome yderligere ind. I dette tilfælde er det gjort omkring 2. harmoniske af tandindgrebsfrekvensen. (Det ville umiddelbart være naturligt at søge informationerne omkring 4. harmoniske, da det er her, den største niveaustigning fandt sted; men måleprogrammet var som standard sat op til at zoome omkring - 3 -

5 tandindgrebsfrekvensen og dens 2. harmoniske, hvilket dog også her er tilstrækkeligt til at stille en sikker diagnose). På det nederste diagram ses det zoomede spektrum med en indlagt sidebåndscursor, som peger på en række sidebånd med mellemrum på 30 Hz. Dette er jo netop det halve af 60 Hz, som er omløbsfrekvensen af gearets planethjul. Det skal samtidig siges, at det vil være meget normalt på et sådant gear, at se sidebånd med mellemrum svarende til planethjulenes omløbsfrekvens. Det er til gengæld ikke normalt at se subharmoniske noget sted i en maskine. Dette vil altid varsle om fejl under udvikling. Og fejlen vil næsten altid omfatte et eller andet, som ligger løst i maskinen. I denne maskine kunne det f.eks. være en eller flere af planethjulenes lejerpander, som har løsnet sig (den endelige diagnose er i skrivende stund endnu ikke stillet, da dette vil kræve et maskinstop og en total adskillelse af gearet). Dette er et udmærket eksempel på en fejl, der giver sig til kende i meget god tid, inden den udvikler sig katastrofalt. Senere i fejlforløbet vil der være væsentligt mere energi i signalet, således at det vil kunne ses i detektionsspektrets lavfrekvente ende på 30-, 60-, 90-, 120-, osv. Hz. På dette tidspunkt vil det oftest være en hastesag at få maskinen repareret

6 Dette diagram er et cepstrum (navne på de enkelte komponenter i cepstret bakkes snavvendt ). Det er et hjælpeværktøj, som i mange tilfælde kan hjælpe med til at overskue indholdet i et komplekst spektrum, som f.eks. de to foregående diagrammer, hvor der forekommer flere harmoniske familier (sidebåndsfamilier) samtidigt. En cepstrumanalyse undersøger simpelt hen et spektrums indhold af sidebåndsfamilier og angiver energiindholdet i en den enkelte familie med højden af en enkelt pind i cepstret. Dette cepstrum er beregnet ud fra det samme frekvensområde som det zoomede spektrum på forrige side. I cepstret herover er cursoren anbragt på 60 Hz sidebåndsfamilien (16,6 ms kvefrensen), og dens 2. rahmoniske rammer 30 Hz familien (33,2 ms kvefrensen), som er vokset meget op, siden referencen blev optaget. Dette betyder, at den indeholder meget energi, hvilket svarer til, at energien i 30 Hz sidebåndene er forøget. Denne analysemetode er en lidt alternativ måde at overvåge niveauudviklingen af de harmoniske familier på, men hvor der er tale om mere komplekse spektre, som f.eks. fra denne gearkasse, hjælper metoden ofte til at skabe et bedre overblik i forbindelse med at skulle stille diagnoser. Adresse: Balagervej 69 Telefon: [email protected] DK 8260 Viby J