부품의 피로 손상: 진동의 영향 이해하기

다양한 유형의 증기 터빈 발전기의 경우 동적 및 정적 구성 요소의 모양이 복잡하고 가변적이며, 그 변형(진폭)은 단순한 동적 응력 함수로 설명할 수 없습니다.

따라서 진동 진폭만을 기준으로 이러한 구성 요소의 피로를 판단하는 것은 올바르지 않습니다.

그럼에도 불구하고 수많은 단위 운영 경험에 대한 통계 분석을 통해 몇 가지 인사이트를 얻을 수 있습니다.

1. 과도한 진동의 의미

증기 터빈 발전기의 베어링 진폭에 관한 한 다음과 같은 세 가지 의미가 있습니다:

1. 50㎛ 이상 120㎛ 미만.

현장에서 기기가 정격 속도에서 과도하게 진동하는 경우가 종종 있습니다.

2. 120μm 이상 300μm 미만.

정격 속도가 3000RPM인 장치의 경우, 작동 속도로 장시간 작동하면 과도한 진동이 발생할 수 있습니다.

일부 장치는 로터의 임계 속도를 지날 때 시작과 정지가 자주 발생할 수 있습니다.

3. 300μm 이상.

진동이 발전기 베어링의 저주파 유막 진동과 고조파 공진으로 인해 발생하는 경우 단기적으로는 큰 피해를 주지 않을 수 있습니다.

그러나 근본적인 주파수 진동인 경우 정격 속도에서 심각한 샤프트 휨 및 샤프트 손상과 같은 심각하고 유해한 사고로 이어질 수 있습니다.

터빈의 고압 로터의 임계 속도에서 진동이 발생하면 샤프트 휨 사고로 이어질 수도 있습니다.

또한 저속 발전기 로터의 임계 속도에서 진동이 발생하면 발전기에 눈에 띄는 손상이 없더라도 불균형한 로터는 임계 속도에서 고압 로터의 진동 증가로 이어져 축 마찰을 유발 및 악화시키고 궁극적으로 축 휨 사고를 유발할 수 있습니다.

이 세 가지 진동 유형 는 일반적으로 각각 과도한 진동, 강한 진동, 큰 진동이라고 합니다.

진동으로 인한 부품 피로의 경우, 장기간 작동하는 동안에는 큰 진동이 발생하지 않으므로 과도한 진동과 강한 진동만 관련이 있습니다.

진동이 기본 주파수인 경우, 진동이 짧은 시간 동안만 존재하더라도 부품의 피로가 발생하기 전에 큰 진동 사고로 이어질 수 있습니다.

2. 진폭 값과 구성 요소 피로도 간의 관계

오랜 기간 동안의 광범위한 장치 작동 경험에서 수집된 통계에 따르면 진동으로 인한 부품의 피로는 진폭 값과 직접적인 관련이 있습니다. 다음과 같은 규칙이 설정되었습니다:

1. 장치의 모든 구성품의 경우, 모양이나 구조에 관계없이 3000r/min의 속도로 작동할 때 진동 주파수가 기본 주파수 이하이고 세 방향의 베어링 또는 구성품의 최대 진폭이 120마이크로미터 미만인 경우 이러한 구성품은 장기간 작동 시 피로 손상이 발생하지 않습니다.

2. 베어링 받침대와 같이 강성이 높은 부품의 경우 한 방향의 최대 진폭이 150 마이크로미터를 초과하면 장기간 작동 시 베어링 받침대 고정 나사 및 보조 그라우팅과 같은 다른 부품과의 접합부에서 피로 손상이 발생합니다.

3. 파이프가 베어링 시트에 직접 연결되지 않은 발전기 미러의 엔드 커버와 같이 강성이 낮은 부품의 경우 한 방향의 진동이 250 마이크로미터를 초과하면 장기간 작동 후 이러한 부품과 강성이 높은 부품의 연결부(파이프와 베어링 시트의 연결부 등)에 피로 손상이 발생합니다.