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Schwingungsgrenzen – Dampfturbinen

Wenn Sie Turbomaschinen betreiben, sollten Sie sich der für Ihre Maschine geltenden wichtigen Schwingungsgrenzwerte bewusst sein. Es gibt viele Normen für Dampfturbinenschwingungen, 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 Schwere der Vibration und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Schäden. Diese Kategorien sind wie folgt:

EIN

Die Vibrationen 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.

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Beispiele :

  • Zum Beispiel würde eine 10 MW Dampfturbine mit flexiblem Fundament und Lagerschwingungen von 4 mm/s rms in Zone B (Kleinturbine, Zone B sind alle Werte zwischen 3,5 – 7,1 mm/s rms ) eingeordnet und somit als „ Akzeptabel für uneingeschränkten Langzeitbetrieb“.

  • Alternativ wäre eine 50 MW-Dampfturbine, die mit 3000 U/min dreht und Wellenschwingungen von 200 µm pp hat , in Zone C einzuordnen (große Dampfturbine 40+ MW, Zone C ist alle Werte zwischen 165 µm pp und 240 µm pp ) und wäre somit als „unbefriedigend für den langfristigen Dauerbetrieb“ angesehen.

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(1) Allgemeine Hinweise: - Lagerschwingungen werden nur als Effektivschwingungen in mm/s rms 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 jedoch die Grenzwerte auf axiale Schwingungen angewendet werden, wenn sie an einem Axiallager gemessen werden, wobei die axialen Schwingungen mit den axialen Pulsationen korrelieren, die zu einer Beschädigung der axialen lasttragenden Oberflächen führen können.

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Wellenschwingungen werden nur als Spitze-zu-Spitze-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). Die angegebenen Grenzen gelten für kleine Dampfturbinen beliebiger Drehzahl und große Turbinen mit Drehzahlen von 1.500 U/min oder 3.000 U/min. Turbinen mit Drehzahlen von 1.800 U/min bzw. 3.600 U/min werden ebenfalls von den einschlägigen Normen abgedeckt, haben jedoch andere Schwinggrenzen und werden hier der Einfachheit halber nicht dargestellt.

(2) Kleine Dampfturbinen: - Diese Schwingungsgrenzen basieren auf den Normen ISO-10816-3 Gruppe 1 und I SO-7919-3 . Die Lagerschwingungsgrenzen hängen von der Flexibilität des Fundaments ab, wobei entweder eine „flexible“ oder eine „starre“ Lagerung des Fundaments vorliegt. Wird die Turbine ohne Federunterstützung direkt auf einem soliden Fundament montiert, sind die „starren“ Grenzen zu verwenden. Wenn Federunterstützungen verwendet werden, werden typischerweise die „flexiblen“ Grenzen verwendet. Technisch entscheidend für die Fundamentart ist, ob die niedrigste Eigenfrequenz des kombinierten Maschinen- und Tragsystems 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 Unterstützungssysteme können als flexibel angesehen werden. Die Lagerschwingungsgrenzen gelten auch für Axialschwingungen 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) Große Dampfturbinen mit 1.500 U/min: - Diese Vibrationsgrenzwerte basieren auf der Norm ISO-20816-2 . Gilt nur für Dampfturbinen mit Flüssigkeitsfilmlagerung, Leistungen über 40 MW und Betriebsdrehzahlen unter Last von 1.500 U/min.

(4) Große Dampfturbinen mit 3.000 U/min: - Diese Vibrationsgrenzwerte basieren auf der Norm ISO-20816-2 . Gilt nur für Dampfturbinen mit Flüssigkeitsfilmlagerung, Leistungen über 40 MW und Betriebsdrehzahlen unter Last von 3.000 U/min.

Steam Turbine Standards
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