회전 기계의 시동 진동 이해
정의: 스타트업 진동이란 무엇인가?
시작 진동 를 가리킨다 진동 정지 상태에서 정상 작동 속도로 가속하는 동안 회전 기계의 특성과 거동. 여기에는 예상되는 과도 진동 기계가 통과할 때 임계 속도 그리고 특히 시동 단계 중에 발생할 수 있는 비정상적인 진동 현상 등 열 활, 베어링 불안정성 또는 기계적 침하.
안전한 기계 작동을 위해서는 시동 진동을 이해하고 모니터링하는 것이 중요합니다. 진동 관련 문제 중 다수가 시동 중에 가장 뚜렷하게 나타나고, 시동 과도 현상은 작동 중 기계적으로 가장 큰 스트레스를 받는 기간이 될 수 있기 때문입니다.
일반적인 시동 진동 특성
정상 시작 진동 진행
정상적으로 작동하는 기계에서는 시동 중 진동이 예측 가능한 패턴을 따릅니다.
초기 단계(0-20% 속도)
임계 속도를 통한 가속
- 각 임계 속도에 접근함에 따라 진동 진폭이 증가합니다.
- 임계속도(공진)에서의 최대 진폭
- 속도가 임계 속도를 지나면서 급격히 감소합니다.
- 180° 단계 각 임계 속도를 통해 전환
- 작동 속도 아래에 여러 개의 임계 속도가 존재하는 경우 여러 개의 피크가 발생합니다.
작동 속도에 대한 접근 방식
- 진동이 정상 상태 수준으로 안정됩니다.
- 주로 잔류 불균형으로 인한 1× 구성 요소
- 열 안정화로 인해 처음 30~60분 동안 점진적인 변화가 발생할 수 있습니다.
일반적인 시동 진동 문제
1. 써멀 보우
열 활 가장 흔한 스타트업 관련 진동 문제는 다음과 같습니다.
- 징후: 초기 가속 시 진동이 크지만 기계가 예열됨에 따라 점차 감소합니다.
- 원인: 비대칭 가열로 인해 일시적인 샤프트 곡률이 발생합니다.
- 빈도: 1× 동기식
- 행동: 느린 롤 속도에서도 높음; 열 평형에 도달하면 감소
- 솔루션: 확장된 예열 절차, 회전 기어 작동
2. 과도한 임계 속도 진동
- 징후: 임계 속도를 통과할 때 매우 높은 진동 피크가 발생합니다.
- 원인: 가난한 제동, 불균형 심함, 임계 속도에 너무 가깝게 작동
- 위험: 시동 시 베어링, 씰의 잠재적 손상
- 솔루션: 균형 개선, 중요 구역에서의 가속 속도 증가, 댐핑 추가
3. 가속 중 마찰
- 징후: 갑작스러운 불규칙 진동 및 비동기 구성 요소
- 원인: 클리어런스가 부족하여 임계속도가 과도하게 진동하여 접촉이 발생합니다.
- 위험: 열 손상, 씰 파괴
- 솔루션: 여유 공간 확인, 균형 개선, 가속도 감소
4. 시동 중 베어링 불안정성
- 징후: 가속 중 발생하는 비동기 진동
- 원인: 베어링은 아직 작동 온도에 도달하지 않았으며 최적의 강성/감쇠를 갖추고 있습니다.
- 행동: 베어링이 따뜻해지면 사라질 수 있습니다.
- 솔루션: 완전 가속 전 중간 속도에서 장시간 워밍업
스타트업 절차 설계
가속률 최적화
가속률은 기계 특성에 맞게 조정되어야 합니다.
느린 가속 구역
- 초기 롤(0-10% 속도): 열 휘어짐이나 기계적 문제를 감지하는 속도가 매우 느립니다.
- 첫 번째 중요 사항 아래: 열 예열을 위한 중간 속도
- 무엇보다도 비판적인 점: 작동 속도까지 더 빨리 가속할 수 있습니다
급속 통과 구역
- 임계 속도 범위: 빠르게 가속하세요(각 임계 속도 주변에서 ±15-20%)
- 일반적인 요금: 2-5× 정상 가속도율
- 목적: 공진 시간을 최소화하고 진동 진폭 증가를 제한합니다.
홀드 포인트
- 열 흡수 속도: 대형 터빈의 경우 30%, 50%, 70%를 유지하세요.
- 지속: 각 홀드에서 10~30분
- 목적: 열 안정화 허용, 열 기울기 감소
- 진동 확인: 진행하기 전에 진동이 허용되는지 확인하세요.
모니터링 및 수용 기준
실시간 모니터링
시작하는 동안 다음을 모니터링합니다.
- 전반적인 진동 수준: 어떠한 속도에서도 경보 한계를 초과해서는 안 됩니다.
- 베어링 온도: 점진적인 증가는 허용 가능하지만 급격한 증가는 문제를 나타냅니다.
- 속도 추적: 기계가 원활하게 가속되는지 확인하세요
- 위상각: 기계적 문제를 나타내는 예상치 못한 변경 사항을 추적합니다.
승인 기준
- 임계 속도 피크: 예측 ±10-15%와 일치해야 합니다.
- 피크 진폭: 설계 한계(일반적으로 장비 사양에 정의됨)를 초과해서는 안 됩니다.
- 정상 상태 진동: 열 안정화 후 허용 가능한 수준에 도달해야 합니다.
- 반복성: 연속적인 스타트업은 일관된 행동을 보여야 합니다.
비정상적인 시작 진동 문제 해결
높은 초기 진동
가능한 원인:
- 이전 작업 또는 종료로 인한 열 변형
- 기계식 활 또는 구부러진 샤프트
- 베어링 문제(마모, 정렬 불량)
- 느슨함이나 기계적 결함
워밍업 중 진동 증가
가능한 원인:
- 비대칭 가열로 인한 열 곡선 개발
- 정렬에 영향을 미치는 열 성장
- 베어링 간극은 온도에 따라 변합니다.
- 열팽창으로 인한 마찰로 인한 틈새 폐쇄
가속 중 불규칙한 진동
가능한 원인:
- 마찰 또는 간헐적 접촉
- 느슨한 구성 요소가 침하되거나 이동합니다.
- 커플링 문제
- 가변 베어링 동작
문서 및 기준 데이터
초기 시운전
기준 시작 진동 시그니처 설정:
주기적 비교
- 현재 시작을 기준선과 비교하세요
- 임계 속도 위치의 변화를 찾아보세요(기계적 변화를 나타냄)
- 피크 진폭의 변화를 추적합니다(불균형이나 감쇠 변화를 나타냄)
- 기준선에 존재하지 않는 새로운 진동 구성 요소를 모니터링합니다.
시동 진동 분석은 정상 상태 모니터링을 보완하는 장비 상태를 보여주는 창을 제공합니다. 많은 문제들이 시동 중에 가장 명확하게 드러나므로, 시동 진동 추세 분석은 중요 회전 장비의 예측 유지보수에 매우 유용한 도구입니다.
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