Schwingungsbeurteilung – Gasturbinen
Wenn Sie Turbomaschinen betreiben, sollten Sie sich der für Ihre Maschine geltenden wichtigen Schwingungsgrenzwerte bewusst sein. Es gibt viele Normen für Gasturbinenschwingungen, deren Spezifikationen zur Messung und Auswertung umfangreich und nicht leicht verständlich sind. Ein paar wesentliche Richtlinien können Ihnen jedoch bei der Beurteilung der Schwingstärke helfen und Ihnen letztendlich die Entscheidung ermöglichen, eventuelle Fehler zu untersuchen.
Generell wird das Schwingungsniveau einer Maschine in eine von vier Bewertungskategorien eingeteilt. Diese Kategorien geben Ihnen einen Hinweis auf die Größe der Schwingungen und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Schäden. Diese Kategorien sind wie folgt:
A
Die Schwingungen neu in Betrieb genommener Maschinen fallen normalerweise in diesen Bereich
B
Akzeptabel für uneingeschränkten Langzeitbetrieb
C
Für den Dauerbetrieb unbefriedigend
D
Ausreichende Schwere, um die Maschine zu beschädigen
Die genauen Schwingungsgrenzen für jede dieser Schwingungsbewertungszonen sind unten angegeben. Die Grenzen hängen von der Maschinengröße, der Drehzahl und der zu messenden Schwingungsart ab.
Beispiele :
2-MW-Gasturbinen mit Lagerschwingungen von 4 mm/s rms würden in Zone B eingeordnet (Kleinturbine, Zone B sind alle Werte zwischen 3,5 – 7,1 mm/s rms ) und würden daher als „zulässig für uneingeschränkten Dauerbetrieb“ gelten ”
30 MW-Gasturbine, die mit 1500 U/min rotiert und Wellenschwingungen von 250 µm pp. würde in Zone C eingeordnet werden (mittlere Gasturbine 3 – 40 MW, Zone C sind alle Werte zwischen 9000 /√1500 und 13200 /√1500, was gleich . ist 232 µm pp und 341 µm pp ) und würde daher als „unbefriedigend für den dauerhaften Dauerbetrieb“ angesehen.
(1) Allgemeine Hinweise: -
Lagerschwingungen werden nur als Effektivschwingungen in mm/srms bewertet (auch als „Gesamt-“ oder „effektive“ Schwingungen bekannt). Der Messfrequenzbereich beträgt 10 Hz bis 1.000 Hz. Die Messrichtung ist radial und der Messort ist auf Lagerböcken/Gehäusen. Die Wandler können an jeder beliebigen Winkelposition platziert werden, obwohl normalerweise jeweils ein Sensor in vertikaler und horizontaler Richtung bevorzugt wird.
Es ist nicht üblich, axiale Schwingungen an radial tragenden Hauptlagern während der kontinuierlichen Betriebsüberwachung zu messen. In einigen Fällen können die Grenzwerte jedoch auf axiale Schwingungen angewendet werden, wenn sie an einem Axiallager gemessen werden, wobei die axialen Schwingungen mit den axialen Pulsationen korrelieren, die eine Beschädigung der axial tragenden Oberflächen verursachen können.
Wellenschwingungen werden nur als Spitzen-Spitzen-Schwingungen in µm pp bewertet. Wenn die Spitzenschwingung in µm pk vom Bediener gemessen wird, müssen die hier angezeigten Wellenschwingungsgrenzen durch 2 geteilt werden. Die Aufnehmer müssen sich an oder in der Nähe der Lager befinden. Die Wellenschwingung muss relativ zum Lagergehäuse gemessen werden. Die Maschine muss unter stationären Bedingungen mit Nenndrehzahl (oder innerhalb des angegebenen Drehzahlbereichs) betrieben werden. Die Grenzwerte gelten nicht, wenn sich die Maschine in einem Übergangszustand befindet (dh sich ändernde Geschwindigkeit oder Last).
(2) Kleine Gasturbinen: -
Diese Vibrationsgrenzwerte basieren auf den Standards ISO-10816-3 Gruppe 1 flexibles Fundament und ISO-7919-3 .
Die Lagerschwingungsgrenzen hängen von der Flexibilität des Fundaments ab. Die angegebenen Grenzwerte gelten für eine Turbine, die von einem Fundament mit Federstützen, dh „flexiblen“ Stützen, getragen wird. Wird die Turbine ohne Federunterstützung direkt auf einem festen Fundament montiert, sind die „starren“ Grenzwerte anzuwenden (Zone A bis 2,3 mm/s, Zone B bis 4,5 mm/s, Zone C bis 7,1 mm/s). s). (Technisch entscheidend für die Gründung ist, ob die tiefste Eigenfrequenz des kombinierten Maschinen- und Trägersystems in Messrichtung um mindestens 25 % höher ist als die Haupterregerfrequenz (dies ist in den meisten Fällen die Drehfrequenz). Wenn dies der Fall ist, kann das Stützsystem in dieser Richtung als starr angesehen werden, alle anderen Stützsysteme können als flexibel betrachtet werden. Die Lagerschwingungsgrenzen gelten auch für axiale Schwingungen an Axiallagern.
Die Wellenschwingungsgrenzwerte gelten nur für Turbinen mit Fluidfilmlagern (die Grenzwerte gelten nicht für Wälzlager) und nur für Turbinen mit Drehzahlen zwischen 1.000 U/min und 30.000 U/min.
(3) Mittlere Gasturbinen: -
Diese Vibrationsgrenzen basieren auf der Norm ISO-20816-4 . Gilt nur für Gasturbinen mit Fluidfilmlagern, Leistungen über 3 MW und Betriebsdrehzahlen unter Last zwischen 3.000 U/min und 30.000 U/min. Aeroderivative Gasturbinen fallen nicht unter diese Grenzwerte.
(4) Große Gasturbinen: -
Diese Vibrationsgrenzen basieren auf der Norm ISO-20816-2 . Gilt nur für Gasturbinen mit Fluidfilmlagern, Leistungen über 40 MW und Betriebsdrehzahlen von 1.500 U/min oder 3.000 U/min. Turbinen mit Drehzahlen von 1.800 U/min oder 3.600 U/min sind ebenfalls von dieser Norm abgedeckt, haben jedoch andere Schwingungsgrenzen (hier aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt). Turbinen mit anderen Betriebsdrehzahlen werden von ISO-20816-4 abgedeckt (siehe Grenzwerte für mittlere Gasturbinen).
