最近オーバーホールされたオイルポンプが、稼働開始後間もなく異常な振動パターンを示しています。どうすればよいでしょうか？本レポートでは、定期的な振動測定中に逸脱が観察された事例について論じます。この問題は、振動値の増加を特徴としており、その結果、ISO 10816で定められた限界値を超過しています。対象となる設備は蒸気タービンシステムであり、メインオイルポンプは蒸気タービンによって駆動されています。この設備における測定結果は、コンディションモニタリングを通じて分析されます。
1月3日
1月28日
1月28日のスペクトラム
分析
目立つ頻度：
- 1x RPM オイルポンプ（57 Hz）、RMS値が18～30 mm/sの範囲で変動。
- 1.5 mm/sにおける2倍RPMのオイルポンプ（114 Hz）。
- 1x RPMタービン（104 Hz）で2 mm/s。
- タービン速度の多数の高調波が、ピークあたり約1 mm/sで観測される。
- 14 mm/sの歯車噛み合わせ周波数には、両方の速度（57 Hzおよび104 Hz）からのサイドバンドが存在します。
結論
異なる周波数とその対応するレベルは、歯車伝動装置および軸受における摩耗とクリアランスの増加を示しています。さらに、アライメントが不正確である可能性もあります。レベルが急速に上昇していることを考慮すると、これは深刻な問題です。
測定は、精度を確保するために3種類のセンサーと2種類の測定システムを用いて行われました。ISO規格10816-3によると、振動レベルはゾーンDに該当します。Vibration このゾーン内の振動値は、通常、機械に損傷を与えるのに十分な深刻度であるとみなされます。
アドバイス
できるだけ早く設備を停止し、オイルポンプをオーバーホールしてください。このオーバーホール中は、以下の点に特に注意を払ってください：
- すべてのポンプ軸受の軸受クリアランスを確認してください。
- ギアの位置合わせを点検し、設計図を用いて噛み合わせを確認してください。これに加え、2つのギアの歯の間隙も確認してください。ポンプ全体の位置合わせを確認してください。インペラの損傷の有無を点検してください。
結果
顧客は報告書に記載された推奨事項を検討し、社内で協議を行いました。当初の全面改修にすでに追加の時間を要していたこと、および稼働中の機械が生み出していた収益を考慮し、稼働を継続する決定が下されました。数週間の連続稼働後、補助オイルポンプが突然フル稼働状態になりました。メインオイルポンプからはもはや出力が得られなくなっていました。点検の結果、オイルポンプが回転しなくなっていることが判明しました。
設置を稼働させ続けた場合の結果
左：タービン側のシャフト破損
右：ポンプ側のシャフト破損
シャフト破損検査の結論
上の写真に見られる破断面は、典型的な疲労破断である。反時計回りに走る成長線と、中央の右側にある残留破断面がはっきりと確認できる。損傷パターンから、き裂の発生はキー溝の底面とキー溝の壁面の境界部で生じたことが明らかである。
シャフトの破断の際、破断面が成長線に一定の損傷を与えました。これは二次的損傷と見なすことができます。著しい塑性変形を受けた残留破断部も、二次的損傷と見なされます。
表面状態が悪く、シャフトのネッキング部へと移行するキー溝
この箇所で特に亀裂が発生した原因は、シャフトのキー溝にあります。このキー溝は切れ味の悪いフライスで加工されたため、設計工程の段階で微細な亀裂が生じていました。さらに、キー溝のまさにその位置に、シャフトのネッキング（首絞り）が見られます。このネッキングの仕上げが急峻すぎるため、ノッチ（切り込み）が生じています。これはシャフトの中で最も脆弱な部分であり、キー溝内やその付近に存在してはなりません。
疲労破壊の一般的な原因の一つは、位置ずれです。この位置ずれは、変動の激しい動的荷重を引き起こし、その結果、疲労プロセスを加速させます。
