I. 振動と位相差の測定と解析
この容器には 2 台の同一の熱水循環ポンプが装備されており、それぞれの定格出力は 2.2 kW、速度は 2900 rpm です。ポンプ モーターは非同期モーターで、カップリングとベアリング ブラケットを介してポンプに接続されています。動作中、ポンプ No.2 が大きな振動を示していることが観察されました。ポンプ No.2 の写真を図 1 に示します。
図 1 ポンプ No.2 の物理的画像
２台のポンプの振動強度を、某社の振動測定装置ＶＩＢＥＸＰＥＲＴⅡで測定しました。振動強度の測定結果を表１に示す。
GB/T 16301-2008 によると船舶機関室補機類の振動強度の測定と評価ポンプ No. 1 の振動強度は許容範囲内ですが、ポンプ No. 2 の振動強度は基準を大幅に超えています。
問題を診断するために、ポンプ No.2 のモーターとベアリング フレームの複数の点で振動速度の波形とスペクトルが測定および分析されました。波形測定は、5 秒の分析期間にわたって 4096 Hz のサンプリング周波数で実行されました。スペクトル分析の場合、測定周波数は 1600 Hz、解像度は 6400 ラインに設定されました。詳細な分析は、大きな振動が観察されたポンプ軸受フレームの入力端における垂直ラジアル振動速度波形とスペクトルに焦点を当てました。ポンプ軸受フレームの垂直振動速度波形を図 2 に、対応する垂直振動速度スペクトルを図 3 に示します。
図3 ポンプ軸受枠の垂直振動速度スペクトル
振動速度スペクトルは、顕著な基本周波数と 2 次高調波成分を示します。波形とスペクトルの特性はどちらも、平行ずれ振動の典型的な特性と一致しています。この時点での水平動径振動速度波形とスペクトルにも同様の特徴が観察されます。したがって、ポンプカップリングの両端のシャフト間に平行ずれの問題があると暫定的に結論付けられます。
この問題をさらに診断するために、ポンプ No. 2 のカップリングの両端における回転周波数の位相差が測定されました。 1 つの振動加速度センサーはモーターの出力端に配置され、もう 1 つはポンプのベアリング フレームの入力端に配置されました。垂直位相差測定では、2 つのセンサーをそれぞれの測定点の垂直位置に配置しました。カップリングの垂直位相差測定セットアップを示す図を図 4 に示します。
図4 カップリングシャフトの垂直位相差の測定図
水平ラジアル位相差も同様のパターンに従います。測定された位相差は次のとおりです。結合の両端での垂直位相差は 181 度、水平方向の半径方向の位相差は 258 度、軸方向の位相差は 280 度です。ポンプ No.2 のモーターとポンプの垂直回転周波数位相差がほぼ 180 度であることがわかります。前述の振動速度スペクトルの結果と組み合わせると、これは、ポンプ No. 2 の過度の振動の主な原因がシャフトの垂直位置の不良であることを示しています。そのため、鉛直アライメントの検査と調整が必要となります。
II.アライメント調整
ダイヤルインジケータがないため、ポンプ No. 2 のシャフトの垂直位置は、手動回転中に発生する抵抗に基づいて調整され、この抵抗を可能な限り最小限に抑えることが目的でした。調整終了後、ポンプを再起動し、再度振動測定を行った。アライメント調整後の振動速度波形とスペクトルをそれぞれ図 5 と図 6 に示します。
中心部の振動強度が大幅に減少しており、振動速度スペクトルでは回転周波数の成分が顕著になっていることがわかります。 2 倍の回転周波数成分は依然として存在し、結合の両端における垂直位相差は 180 度に近いままです。これは、位置ずれがまだ存在するものの、大幅に改善されていることを示しています。その後、ダイヤルインジケータを使用して垂直方向の位置合わせをさらに調整できます。
Ⅲ．回転速度と赤外線モニタリング
位置ずれが依然として残り、ポンプを長期間連続して動作させる必要があることを考慮すると、この位置ずれがポンプ モーターに及ぼす影響を評価する必要がありました。そこで、アライメント調整後のポンプ No.2 について、回転速度と赤外線モニタリングを実施しました。実際の動作速度を某メーカーのVIBEXPERT II振動計で測定したところ、定格速度より22r/min低い2878r/minでした。これは、位置ずれによりポンプがわずかな過負荷状態で動作したことを示唆しています。ポンプ No.2 のモーターの赤外線熱画像を図 7 に示します。
図 7 ポンプ No.2 のモーターの赤外線熱画像
図 7 に示すように、モーターの温度上昇は約 33.8 度であり、モーターの絶縁クラスは F グレードです。 F グレードの絶縁クラスの許容温度上昇が 60 度であるとすると、観測された温度上昇 33.8 度は、指定された通常動作範囲内に十分収まります。したがって、ポンプ No.2 は安全に運転を続けることができます。