I. Mätning och analys av vibrationer och fasskillnad
Fartyget är utrustat med två identiska cirkulationspumpar för varmvatten, var och en med en effekt på 2,2 kW och arbetar med en hastighet av 2900 rpm. Pumpmotorerna är asynkronmotorer, kopplade till pumparna via en koppling och en lagerkonsol. Under drift observerades att pump nr 2 uppvisade betydande vibrationer. Ett fotografi av pump nr 2 finns i figur 1.
Figur 1 Fysisk bild av pump nr 2
Vibrationsintensiteten för två pumpar mättes med VIBEXPERTⅡ vibrationsanalysator från ett visst företag. Mätresultaten för vibrationsintensiteterna visas i tabell 1.
Enligt GB/T 16301-2008Mätning och utvärdering av vibrationsintensitet för hjälpmaskineri i fartygsmaskinrumvibrationsintensiteten för pump nr 1 är inom acceptabla gränser, medan den för pump nr 2 avsevärt överstiger standarden.
För att diagnostisera problemet, mättes och analyserades vibrationshastighetsvågformer och -spektra vid flera punkter på motorn och lagerramen för pump nr 2. Vågformsmätningarna utfördes med en samplingsfrekvens på 4096 Hz under en analysperiod på 5 sekunder. För spektralanalys sattes mätfrekvensen till 1600 Hz, med 6400 linjers upplösning. Detaljerad analys fokuserade på den vertikala radiella vibrationshastighetens vågform och spektrum vid ingångsänden av pumplagerramen, där betydande vibrationer observerades. Den vertikala vibrationshastighetsvågformen för pumplagerramen visas i figur 2, och motsvarande vertikala vibrationshastighetsspektrum visas i figur 3.
Figur 3 Vertikalt vibrationshastighetsspektrum för pumplagerram
Vibrationshastighetsspektrumet uppvisar framträdande grundfrekvens och andra ordningens övertonskomponenter. Både vågformen och spektrumegenskaperna överensstämmer med de som är typiska för parallella felinställningsvibrationer. Liknande egenskaper observeras i den horisontella radiella vibrationshastighetens vågform och spektrum vid denna punkt. Därför dras preliminärt slutsatsen att det finns ett problem med parallell felinriktning mellan axlarna i båda ändarna av pumpkopplingen.
För att ytterligare diagnostisera detta problem mättes fasskillnaden för rotationsfrekvenserna i båda ändarna av kopplingen för pump nr 2. En vibrationsaccelerationssensor var placerad vid motorns utgångsände, medan den andra var placerad vid ingångsänden av pumplagerramen. För vertikala fasskillnadsmätningar var de två sensorerna anordnade vid de vertikala positionerna för sina respektive mätpunkter. Diagrammet som visar den vertikala fasskillnadsmätningen av kopplingen visas i figur 4.
Figur 4 Mätdiagram för vertikal fasskillnad för kopplingsaxeln
Den horisontella radiella fasskillnaden följer ett liknande mönster. De uppmätta fasskillnaderna är som följer: den vertikala fasskillnaden i båda ändarna av kopplingen är 181 grader, den horisontella radiella fasskillnaden är 258 grader och den axiella fasskillnaden är 280 grader. Det är uppenbart att den vertikala rotationsfrekvensens fasskillnad mellan motorn och pumpen på pump nr 2 är nästan 180 grader. I samband med de tidigare diskuterade vibrationshastighetsspektrumresultaten indikerar detta att den primära orsaken till överdriven vibration i pump nr 2 är dålig vertikal inriktning av axeln. Därför är det nödvändigt att inspektera och justera den vertikala inriktningen.
II. Justering av justering
På grund av avsaknaden av en mätklocka justerades den vertikala inriktningen av pump nr 2:s axel baserat på motståndet som uppstår under manuell rotation, med målet att minimera detta motstånd så mycket som möjligt. Efter avslutad justering startade pumpen om och vibrationsmätningar utfördes igen. Vibrationshastighetens vågform och spektrum efter inriktningsjusteringen presenteras i figurerna 5 respektive 6.
Det kan ses att vibrationsintensiteten i centrum har minskat avsevärt, och vibrationshastighetsspektrumet visar en framträdande komponent vid rotationsfrekvensen. Den 2x rotationsfrekvenskomponenten existerar fortfarande, och den vertikala fasskillnaden i båda ändarna av kopplingen förblir nära 180 grader. Detta tyder på att felställningen fortfarande existerar men har förbättrats avsevärt. Därefter kan en visare användas för att ytterligare justera den vertikala inriktningen.
III. Rotationshastighet och infraröd övervakning
Med tanke på att felinställningen fortfarande kvarstår och pumpen måste arbeta kontinuerligt under längre perioder, var det nödvändigt att bedöma effekten av denna felinriktning på pumpmotorn. Därför utfördes rotationshastighet och infraröd övervakning på pump nr 2 efter inriktningsjusteringen. Den faktiska driftshastigheten mättes med en VIBEXPERT II vibrationsanalysator från en specifik tillverkare, vilket visade en driftshastighet på 2878 r/min, vilket är 22 r/min lägre än den nominella hastigheten. Detta tyder på att felinställningen har gjort att pumpen har arbetat under en lätt överbelastning. Den infraröda termiska bilden av motorn för pump nr 2 visas i figur 7.
Figur 7 Infraröd termisk bild av motorn för pump nr 2
Som illustreras i figur 7 är motortemperaturökningen cirka 33,8 grader och motorns isoleringsklass är F-klass. Med tanke på att den tillåtna temperaturökningen för en isoleringsklass av F-klass är 60 grader, förblir den observerade temperaturökningen på 33,8 grader väl inom det specificerade normala driftsintervallet. Därför kan pump nr 2 fortsätta att fungera säkert.