I. Merjenje in analiza vibracij in fazne razlike
Posoda je opremljena z dvema enakima obtočnima črpalkama za toplo vodo, vsaka z nazivno močjo 2,2 kW in deluje s hitrostjo 2900 vrt/min. Motorji črpalk so asinhroni motorji, povezani s črpalkami preko sklopke in ležajnega nosilca. Med delovanjem je bilo ugotovljeno, da je črpalka št. 2 kazala znatne vibracije. Slika črpalke št. 2 je prikazana na sliki 1.
Slika 1 Fizična slika črpalke št. 2
Intenzivnost tresljajev dveh črpalk je bila izmerjena z analizatorjem tresljajev VIBEXPERTⅡ določenega podjetja. Rezultati meritev intenzitete vibracij so prikazani v tabeli 1.
Glede na GB/T 16301-2008Merjenje in vrednotenje intenzivnosti vibracij za pomožne stroje v ladijskih strojnicahintenziteta tresljajev črpalke št. 1 je v sprejemljivih mejah, medtem ko črpalka št. 2 bistveno presega standard.
Za diagnosticiranje težave so bile valovne oblike in spektri hitrosti vibracij izmerjene in analizirane na več točkah na motorju in nosilnem okvirju črpalke št. 2. Meritve valovnih oblik so bile izvedene s frekvenco vzorčenja 4096 Hz v obdobju analize 5 sekund. Za spektralno analizo je bila merilna frekvenca nastavljena na 1600 Hz, s 6400 linijami ločljivosti. Podrobna analiza se je osredotočila na valovno obliko hitrosti navpične radialne vibracije in spekter na vstopnem koncu nosilnega okvirja črpalke, kjer so bile opažene znatne vibracije. Valovna oblika navpične hitrosti vibracij okvirja ležaja črpalke je predstavljena na sliki 2, ustrezen navpični spekter hitrosti vibracij pa je prikazan na sliki 3.
Slika 3 Navpični spekter hitrosti vibracij okvirja ležaja črpalke
Spekter hitrosti nihanja kaže izrazito osnovno frekvenco in harmonične komponente drugega reda. Značilnosti valovne oblike in spektra so usklajene s tistimi, značilnimi za vibracije vzporedne neusklajenosti. Podobne značilnosti so opažene v valovni obliki in spektru hitrosti horizontalnih radialnih vibracij na tej točki. Zato je predhodno sklenjeno, da obstaja težava vzporedne neusklajenosti med gredmi na obeh koncih sklopke črpalke.
Za nadaljnjo diagnostiko te težave je bila izmerjena fazna razlika rotacijskih frekvenc na obeh koncih sklopke za črpalko št. 2. En senzor pospeška tresljajev je bil nameščen na izhodnem koncu motorja, drugi pa na vhodnem koncu nosilnega okvirja črpalke. Za navpične meritve fazne razlike sta bila dva senzorja razporejena na navpičnih položajih svojih merilnih točk. Diagram, ki prikazuje nastavitev merjenja navpične fazne razlike sklopke, je prikazan na sliki 4.
Slika 4 Merilni diagram navpične fazne razlike spojne gredi
Vodoravna radialna fazna razlika sledi podobnemu vzorcu. Izmerjene fazne razlike so naslednje: navpična fazna razlika na obeh koncih sklopke je 181 stopinj, horizontalna radialna fazna razlika je 258 stopinj in aksialna fazna razlika je 280 stopinj. Očitno je, da je fazna razlika navpične rotacijske frekvence med motorjem in črpalko črpalke št. 2 skoraj 180 stopinj. V povezavi s prej obravnavanimi rezultati spektra hitrosti vibracij to kaže, da je glavni vzrok čezmernih vibracij v črpalki št. 2 slaba navpična poravnava gredi. Zato je treba preveriti in prilagoditi navpično poravnavo.
II. Prilagoditev poravnave
Zaradi pomanjkanja kazalnika s številčnico je bila navpična poravnava gredi črpalke št. 2 prilagojena glede na upor, ki nastane med ročnim vrtenjem, s ciljem zmanjšati ta upor, kolikor je mogoče. Po končani nastavitvi smo črpalko ponovno zagnali in ponovno izvedli meritve vibracij. Valovna oblika in spekter hitrosti vibracij po prilagoditvi poravnave sta predstavljena na slikah 5 oziroma 6.
Vidimo lahko, da se je intenzivnost vibracij v središču znatno zmanjšala, spekter hitrosti vibracij pa kaže izrazito komponento pri rotacijski frekvenci. Komponenta 2x rotacijske frekvence še vedno obstaja, navpična fazna razlika na obeh koncih sklopke pa ostaja blizu 180 stopinj. To pomeni, da neporavnanost še vedno obstaja, vendar je bila znatno izboljšana. Kasneje se lahko z indikatorjem na številčnici dodatno prilagodi navpična poravnava.
III. Hitrost vrtenja in infrardeči nadzor
Glede na to, da neusklajenost še vedno obstaja in mora črpalka dlje časa delovati neprekinjeno, je bilo treba oceniti vpliv te neusklajenosti na motor črpalke. Zato sta bila na črpalki št. 2 po prilagoditvi poravnave opravljena vrtilna hitrost in infrardeči nadzor. Dejanska delovna hitrost je bila izmerjena z analizatorjem vibracij VIBEXPERT II določenega proizvajalca, ki je razkril delovno hitrost 2878 r/min, kar je 22 r/min nižje od nazivne hitrosti. To nakazuje, da je neporavnanost povzročila, da je črpalka delovala v pogojih rahle preobremenitve. Infrardeča toplotna slika motorja za črpalko št. 2 je predstavljena na sliki 7.
Slika 7 Infrardeča toplotna slika motorja za črpalko št. 2
Kot je prikazano na sliki 7, je dvig temperature motorja približno 33,8 stopinje, izolacijski razred motorja pa je razred F. Glede na to, da je dovoljeno povišanje temperature za izolacijski razred razreda F 60 stopinj, opazovano povišanje temperature za 33,8 stopinje ostaja precej znotraj določenega običajnega delovnega območja. Zato lahko črpalka št. 2 varno deluje naprej.