수평 원심 펌프의 일반적인 진동 고장 모드는 무엇입니까

수평 원심 펌프 진동은 산업 생산에서 중요한 역할을 하며, 진동은 작동 상태와 신뢰성을 나타내는 핵심 지표입니다. 비정상적인 진동은 베어링, 메카니컬 씰, 커플링과 같은 중요한 부품의 마모를 가속화할 뿐만 아니라 예상치 못한 가동 중단 시간을 초래할 수도 있습니다.

1. 기계적 고장 모드

기계적 고장은 원심 펌프에서 가장 흔하고 파괴적인 진동 원인입니다. 그 특성은 회전자 속도(1X)의 고조파 주파수, 속도의 두 배(2X) 이상에서 자주 발생합니다.

1.1 불균형

불균형은 임펠러, 커플링 또는 펌프 샤프트 자체의 질량 분포가 고르지 않아 발생합니다.

원인: 주조 결함, 고르지 못한 마모, 비대칭 키 또는 키 홈, 장기간 작동 중 임펠러 부식/파울링.

진동 특성: 진동 에너지는 주로 1X 속도 주파수에 집중되며 일반적으로 진폭이 크고 진동 방향(방사형)이 안정적입니다.

충격: 이로 인해 펌프 샤프트 회전 중에 주기적인 원심력이 생성되어 베어링에 지속적으로 가해지고 베어링 피로 파손이 가속화됩니다.

1.2 정렬 불량

정렬 불량은 구동 장치(예: 모터)와 펌프 샤프트 사이의 중심선 또는 각도의 편차를 나타냅니다.

종류 : 평행오정렬과 각도오정렬은 다음과 같이 분류됩니다.

진동 특성: 가장 일반적인 특성은 1X 및 3X 주파수도 발생할 수 있지만 회전 속도 주파수의 2X에서 진동 에너지가 크게 증가한다는 것입니다. 방사형 오정렬은 회전 속도 주파수의 2X에서 더 클 수 있는 반면, 각도 오정렬은 1X 및 2X 주파수에서 모두 높습니다.

충격: 이로 인해 회전 중에 커플링에 주기적인 굽힘 및 응력 변화가 발생하여 커플링, 베어링 및 기계적 씰을 심각하게 손상시킬 수 있는 상당한 반력이 생성됩니다.

1.3 베어링 결함

베어링은 방사형 및 축방향 힘을 견디는 중요한 구성 요소입니다. 이러한 오류는 장비 가동 중지 시간의 주요 원인 중 하나입니다.

진동 특성: 베어링 결함은 1X 또는 2X 주파수에서 나타나지 않지만 대신 베어링 특성 주파수로 알려진 고유한 고주파 진동을 생성합니다. 이러한 주파수에는 내부 레이스(BPFI), 외부 레이스(BPFO), 볼/롤러(BSF) 및 케이지(FTF) 주파수가 포함됩니다.

개발 단계: 초기 단계의 결함은 고주파수 무작위 노이즈로 나타날 수 있습니다. 중간 단계에서는 뚜렷한 베어링 특성 주파수와 고조파가 나타납니다. 후반 단계에서는 이러한 주파수가 압도되어 광대역 고주파 진동으로 나타납니다.

1.4 기초의 느슨함과 구조적 공명

기초의 느슨함과 공명은 원심 펌프 진동 진단에서 "보이지 않는 킬러"입니다.

기계적 느슨함: 느슨한 앵커 볼트, 고르지 않은 베이스플레이트 또는 베어링 시트와 베이스 사이의 과도한 간격.

진동 특성: 일반적으로 1X, 2X 및 3X 속도 주파수에서 일련의 고조파 진동으로 나타나며, 종종 절반 속도 주파수(0.5X) 또는 훨씬 더 복잡한 하위 고조파가 존재하는 경우는 비선형 기계적 느슨함의 일반적인 징후입니다.

구조적 공명: 펌프의 작동 주파수(1X)가 펌프 또는 배관 시스템의 고유 주파수에 접근할 때 발생합니다.

영향: 사소한 불균형이나 정렬 불량으로 인해 진동 진폭이 극적으로 증폭되어 상당한 진동이 발생합니다.

2. 유압 고장 모드

유압 고장은 액체 흐름이나 압력의 변화로 인해 발생하며 펌프의 작동 지점과 밀접한 관련이 있습니다.

2.1 캐비테이션

캐비테이션이란 펌프 흡입측 압력이 펌핑 유체의 포화 증기압 이하로 떨어지면서 발생하는 기포 형성 및 붕괴 현상입니다.

진동 특성: 진동 에너지가 고주파수 범위로 분산되어 펌프 본체 내에서 돌이 구르거나 부서지는 소리처럼 독특하고 무작위적인 광대역 소음이 생성됩니다.

영향: 캐비테이션은 임펠러 재료에 심각한 구멍 손상을 일으켜 양정과 효율이 급격히 떨어집니다.

2.2 서지 및 재순환

특히 낮은 유량에서 원심 펌프가 설계 유량(BEP) 이하 또는 이상으로 작동할 때 유압 불안정이 발생할 수 있습니다.

재순환: 낮은 유량에서는 액체가 임펠러 입구 또는 출구에서 역류하여 유압 충격을 일으킬 수 있습니다.

서지: 일부 원심 펌프 또는 다중 펌프 병렬 시스템에서는 저유량 작동 중에 압력과 유량에 크고 주기적인 변동이 발생할 수 있습니다.

진동 특성: 일반적으로 회전 속도의 1배 미만인 저주파 진동 또는 광대역 저주파 에너지 축적으로 나타납니다. 이 진동은 베어링에 주기적인 충격 부하를 가합니다.

2.3 블레이드 패스 주파수(BPF)

BPF는 임펠러 블레이드가 볼류트 컷워터 또는 디퓨저 베인을 통과할 때 유체의 주기적인 교란으로 인해 발생하는 압력 맥동입니다.

계산식: BPF = 속도× 블레이드 수.

진동 특성: 진동 에너지는 BPF와 그 고조파에 집중되어 있습니다.

영향: 일반적으로 정상적인 작동 현상이지만 BPF 진폭이 너무 높으면 볼류트 텅과 임펠러 외경 사이의 클리어런스(방사형 클리어런스)가 제대로 설계되지 않았거나 심하게 마모되었거나 임펠러와 볼류트 사이의 유압 매칭 문제가 있음을 나타냅니다.