Alta vibración causada por el desequilibrio hidráulico en una unidad de turbina Francis de 144 MW

Resumen:

Se utilizó un dispositivo de vibración portátil para realizar mediciones en una unidad hidroeléctrica de turbina Francis de 333 rpm, 144 MW. La unidad fue recientemente renovada y el propósito principal de estas mediciones fue identificar la causa raíz de los grandes desplazamientos radiales del eje cerca del rodamiento guía de la turbina. Se identificó que los niveles de vibración aumentaban con la carga y a 120 MW se consideraban demasiado altos. Esto, prácticamente limitaba la carga máxima en la que se podía operar esta unidad de forma segura. Los niveles de vibración con carga máxima excedieron el espacio del rodamiento, lo cual es inaceptable, incluso durante un corto período de tiempo.

Usando técnicas de diagnóstico apropiadas, se demostró que la causa del estado vibracional inaceptable era el desequilibrio hidráulico del rotor de la turbina. Las vibraciones en el cojinete de la turbina aumentaban continuamente con la tasa de flujo porque el rotor de la turbina era asimétrico. La entrada de agua en la turbina producía fuerzas radiales en las aspas que no estaban equilibradas. La fuerza radial giró con el rotor causando una respuesta vibratoria a 1x frecuencia de rotación que aumentó con la carga (tasa de flujo). Además, también había desequilibrio magnético del generador. Lo anterior se identificó con cambios en el comportamiento vibracional observado en los cojinetes del generador cuando la excitación estaba activada y la carga aumentó para cambiar el estado magnético en el espacio de aire del generador.

Además, las mediciones se realizaron abriendo lentamente la compuerta de paso y aumentando la velocidad de rotación desde el valor nominal hasta ~490 rpm. El desplazamiento del eje en el cojinete de guía superior e inferior indicó que existía un comportamiento similar a un efecto de velocidad crítica (alta 1x amplitud y desplazamiento de fase) a ~350 rpm, que es muy cercano a la velocidad nominal. Dado que la velocidad crítica debe ser mucho mayor, la única explicación realista es que

Descargue la documentación a continuación