북 아프리카 파이프라인 진동 컨설턴트HGL 다이나믹스는 가스 압축 시스템을 구성하는 3대의 파워 터빈 장치 중 두 번째 장치 내에서 진동이 증가한 것에 대해 조사하고, 증상 해결을 위해 원인을 파악해달라는 요청을 받았습니다. 해당 터빈 기관은 북 아프리카의 가스 파이프라인에 위치하고 있었는데, 그곳은 변위 센서에 나타나는 진동 수준이 20미크론에서 46 미크론으로 증가했음을 보여주고 있었습니다. 이러한 진폭의 증가는 약 15시간 동안 관측 되었으며, 후반 6시간 동안은 급격한 진폭의 증가가 관측되었습니다.
또한 PT 결합 단면에서 과도한 잡음 및 울림이 있었고, 이에 따라 두 번째 터빈 장치는 추후 조사가 시행될 때까지 운행이 전면 중단되었습니다.
해당 현장에는 3대의 동일한 장치가 있습니다. 일반적으로 이들 중 2대의 장비가 작동하고 한 대는 8개월간 대기상태로 있습니다.(수요가 높은 기간 포함) 이후 나머지 4개월 동안은 대기상태에 있던 한 대가 작동하고 나머지 2개는 대기상태로 전환됩니다. 각각의 장비는 일반적으로 1년에 약 4000시간 동안 작동하게 되어있습니다. (PT 정격속도 4950 RPM, 최대 5200 RPM)
압축기와 파워 터빈의 정격 속도는 동일하므로, 두 장치 사이에는 기어 박스가 없습니다. 파워 터빈 샤프트와 가스 압축기 사이에는 드라이브 샤프트가 있고, 샤프트 양쪽 끝에는 두개의 플렉시블 커플링이 있습니다. 회로도를 보면 보조 드라이브 트레인이 로터에서 나오는 것을 알 수 있습니다. 이 드라이브 트레인은 2개의 윤활 펌프(압축기 및 PT 유체 베어링 보조 기어박스)와 3개의 유압펌프(냉각 팬 모터 와 가스 발생기 윤활 오일 펌프)를 구동합니다.
이러한 통합 모니터링 시스템을 통해 진동이 증가하는 것을 PT 로터 디스크 엔드에서 확인 할 수 있게 되었고, 높은 진동은 PT 커플링 엔드에서, 미세한 진동 증가는 가스 압축기 드라이브 엔드(커플링 엔드) 에서 확인 할 수 있게 되었습니다. 또한 보조 샤프트가 있는 영역인 PT 커플링 엔드 베어링에 대한 추가 조사에도 착수하였습니다.
측정은 커플링 케이싱과 PT 압축기 엔드 베어링 사이의 반경을 따라 10개의 지점에서 시행되었습니다. 또한 데이터 세트는 완전성을 위해 하나의 축 위치로부터 기록되었습니다
10개의 지점으로 부터 수집된 데이터는 1621Hz와 1626Hz 사이의 주파수에서 피크 진폭을 나타냈습니다. 이는 파워 터빈 보조 드라이브의 기어 내부에 결함이 있음을 나타냈습니다. 또한 1499Hz와 1713Hz 부근의 측대파(side bands)가 있었는데, 이는 또한 다음과 같은 여러 결함이 있을 가능성을 내포하고 있었습니다.
보조 구동 샤프트의 검사가 필요했고, 검사 결과 HGL의 예측대로 보조 드라이브에서 과도한 엔드 플로트가 발생하고 기어에서 백래시가 증가하였음을 확인할 수 있었습니다.
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