Eine kürzlich überholte Ölpumpe weist nach kurzer Betriebszeit ein abnormales Vibrationsmuster auf. Was ist zu tun? In diesem Bericht wird ein Fall erörtert, in dem bei periodischen Schwingungsmessungen eine Abweichung festgestellt wird. Die Probleme sind dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungswerte ansteigen und damit die in der ISO 10816 festgelegten Grenzwerte überschritten werden. Bei der fraglichen Anlage handelt es sich um eine Dampfturbinenanlage, bei der die Hauptölpumpe durch eine Dampfturbine angetrieben wird. Die Messungen an dieser Anlage werden durch Condition Monitoring analysiert.
3. Januar
28. Januar
Spektrum vom 28. Januar
Analyse
Sichtbare Frequenzen:
- 1x Ölpumpe mit Drehzahl von 1 U/min (57 Hz), schwankend zwischen 18 und 30 mm/s RMS.
- Ölpumpe mit 2-facher Drehzahl (114 Hz) bei 1,5 mm/s.
- 1x-RPM-Turbine (104 Hz) bei 2 mm/s.
- Zahlreiche Oberschwingungen der Turbinendrehzahl, etwa 1 mm/s pro Spitze.
- Die Zahneingriffsfrequenz von 14 mm/s hat Seitenbänder von beiden Drehzahlen (57 Hz und 104 Hz).
Schlussfolgerung
Die unterschiedlichen Frequenzen mit den entsprechenden Pegeln deuten auf Verschleiß und erhöhtes Spiel im Getriebe und in den Lagern hin. Außerdem ist die Ausrichtung wahrscheinlich falsch. Angesichts des schnellen Anstiegs der Pegel ist dies ein ernstes Problem.
Die Messungen wurden mit 3 verschiedenen Sensoren und 2 verschiedenen Messsystemen durchgeführt, um die Genauigkeit zu gewährleisten. Nach der ISO-Norm 10816-3 fällt der Schwingungspegel in die Zone D: Vibrationswerte innerhalb dieser Zone werden normalerweise als ausreichend stark angesehen, um Schäden an der Maschine zu verursachen.
Beratung
Schalten Sie die Anlage so schnell wie möglich ab und überholen Sie die Ölpumpe. Achten Sie bei dieser Überholung besonders auf die folgenden Punkte:
- Prüfen Sie das Lagerspiel aller Pumpenlager.
- Prüfen Sie die Ausrichtung der Zahnräder und kontrollieren Sie den Eingriff anhand einer Skizze. Dies in Kombination mit dem Spiel der Zähne der 2 Zahnräder. Prüfen Sie die Gesamtausrichtung der Pumpe. Prüfen Sie das Laufrad auf Beschädigungen.
Folgemaßnahmen
Der Kunde prüfte die Empfehlungen des Berichts und diskutierte sie intern. In Anbetracht der zusätzlichen Zeit, die die ursprüngliche Überholung bereits in Anspruch genommen hatte, sowie der Einnahmen, die die Maschine im laufenden Betrieb erzielte, wurde beschlossen, den Betrieb fortzusetzen. Nach einigen Wochen des Dauerbetriebs ging die Hilfsölpumpe plötzlich in Vollbetrieb. Die Hauptölpumpe hatte keine Leistung mehr. Bei der Überprüfung wurde festgestellt, dass sich die Ölpumpe nicht mehr drehte.
Folge des Fortlaufens der Installation
Links: Wellenbruch auf der Turbinenseite
Richtig: Wellenbruch auf der Pumpenseite
Abschluss der Wellenbruchkontrolle
Die Bruchfläche, die auf den obigen Fotos zu sehen ist, ist ein typischer Ermüdungsbruch. Deutlich sichtbar sind die Wachstumslinien, die gegen den Uhrzeigersinn verlaufen, und die Restbruchflächen rechts von der Mitte. Aus dem Schadensbild ist ersichtlich, dass der Riss im Übergang zwischen dem Boden der Nut und der Wand der Nut entstanden ist.
Während des Bruchs des Schafts verursachte die Bruchfläche eine gewisse Beschädigung der Wachstumslinien. Dies kann als Sekundärschaden betrachtet werden. Der Restbruch, der stark plastisch verformt ist, wird ebenfalls als Sekundärschaden betrachtet.
Keilnut mit schlechter Oberfläche und Übergang zur Einschnürung der Welle
Der Grund für den Bruch, der genau hier entstanden ist, liegt in der Keilnut der Welle. Diese Passfedernut wurde mit einem stumpfen Fräser bearbeitet, wodurch während des Konstruktionsprozesses kleine Risse entstanden sind. Außerdem gibt es eine Einschnürung der Welle, die genau an der Passfedernut liegt. Diese Einschnürung ist mit einem zu scharfen Übergang versehen, was zu einer Kerbung führt. Dies ist der schwächste Teil der Welle und sollte niemals in oder in der Nähe einer Keilnut vorhanden sein.
Eine häufige Ursache für Ermüdungsbrüche ist ein Ausrichtungsfehler. Dieser Ausrichtungsfehler führt zu einer stark variierenden dynamischen Belastung, die wiederum den Ermüdungsprozess beschleunigt.
