1.대상기계

보일러용 흡출 홴(induced draft fan)(6000HP, 712rpm, 1,500,000 ft3/min) 

2.발생현상

이 홴(fan)은 건설 초기 시운전시부터 진동문제를 경험하였다. 홴은 6000HP 전동기에 의해 구동되고 발전소 보일러의 통풍을 제어하기 위해 사용된다. 출구가스의 온도는 121℃에서 177℃ 의 범위에서 이 홴에 의해 조작되고 있다. 이 장치의 동종 홴에서는 이러한 형태의 문제는 발생하지 않았다. 매년 정지 후 다시 시동함에 따라, 홴은 381μm 이상의 진동레벨 때문에 운전하지 못했다. 점검을 위한 시운전이래로, 이 홴은 진동문제를 받고있었다. 건설 현장 엔지니어는 홴을 평형잡이 해야 하는 문제를 가졌다. 문제는 플랜트 엔지니어가 홴을 평형잡이하도록 요청하도록 더욱 확대되었다. 이것은 58.4μm 이하의 진동레벨로 완료되었다. 대부분의 진동은 운전속도성분이다. 그 홴의 초기단계에서 운전하는 동안, 대부분의 진동은 1X이다. 그러나 운전속도 이하의 일부 진동을 경험하였다. 그림 1∼3은 진동선도를 보여준다. 일단 홴이 평형잡이 되었으므로, 진동문제가 다시 발생하기 전까지는 장기간 성공적으로 운전되었다. 

3.해석 및 자료해석

매년 정지 후 기동시, 홴에 대한 평형잡이 상태를 나타내는 진동 데이터가 필요하다. 이것은 이 홴의 중량이 34ton이기 때문에 비정상이 아니다. 이들 홴은 통상적으로 길들이기 기간 동안 휘게된다. 홴이 가열되어 있는 동안 정지되고 주위의 온도에 도달할때까지 운전하지 않으면, 축은 굽어진다. 이때 홴은 굽은 회전체에 대해 평형잡이를 해야만 한다. 관측된 다른 문제는 홴이 모든 기동시 열적 불안정성 문제를 가진다는 것이다. 이것은 불평형의 열벡터 효과를 가지는 절충 평형잡이가 되는 모든 평형잡이를 초래한다. 일단 평형잡이 과정이 수행되었다면, 진동 레벨은 152.4μm 이하로 떨어진다. 그러나 홴이 부하를 받으면, 진동레벨은 증가하였다. 진동진폭과 위상의 경향을 조사하기 위해 데이터를 얻도록 홴을 운전하였다. 그림 4는 이 데이터의 도식적인 선도를 나타낸다. 데이터가 360도 회전하는 것이 확실하다. 이전에는 위상이 단지 180도 변화하는 것을 관찰하였다. 

4.실시한 대책

데이터의 분석에 따르면, 마찰(rubbing)상태가 존재하고 있음을 알았다. 이것은 위상의 360도 회전과 진폭선도를 보이는 경향데이터와 함께 과거에 경험한 분수동기진동에 근거하고 있다. 홴 축상의 마찰을 조사할 것을 충고했다. 관리자가 홴을 운전하기로 결정하였으므로, 위상이 안정되었을 때 두 번째 평형잡이를 할 것을 충고하였다. 두 번째 평형잡이 과정은 127μm 이하로 진동을 안정시켰다. 그러나 일부 위상의 회전은 여전히 존재했다. 다음 해의 정지기간동안, 홴은 점검되었고 마찰(rubbing)이 축상에서 발견되었다. 마찰은 자유롭게 움직이는(floating) 대신에 그 자리에 고정된 입구 감쇠기 시일(inlet damper seal)에서 발생하였다. 건설하는 동안 이 시일들은 그 자리에 용접되었고, 열적 팽창으로 증가하는 것을 허용하지 않았다. 이 문제가 수정되었으므로, 홴은 어떠한 열적인 민감도없이 작동하였다.