タービン

問題:　システムの機械的損傷、タービンのシャフトの破損

目標:　タービンの最適設計、ネットワーク内の周波数変動による捩り振動の重畳の防止

エネルギーを生成するためのタービンは、ガスタービンまたは蒸気タービンとして設計されています。タービンの開発が進むにつれ、より大型で効率的な回転機械へと移行しています。運転中の質量と速度が莫大であるため、タービンは莫大なエネルギーを持っています。

ローター破損リスク①：
重大なねじり振動は、メンテナンスの為の停止期間からの立ち上げと停止時の両方で、あるいは、連続運転中に発生する可能性があります。これらは、シャフトの破損などの機械的損傷につながるため、避けなければなりません。特に主電源の周波数変動は、連続運転中にタービンに捩り振動を引き起こす可能性があります。捩り振動解析により、重要な動作点を回避し、安全性を確保することができます。

ローター破損リスク②：
ガスタービンが発電する際に、ターボセット（発電機、励磁機、および複数のタービンから構成される）は電力網と同期されます。パワーグリッドからの電気的な衝撃は、発電機を介してターボセットのローターに伝達され、捩れ振動を引き起こします。
捩れ障害には、短期的なものと長期的なものの2種類があります。短期的な故障による捩れモーメントは、例えば雷撃や位相がずれた同期化による短絡です。長期的な故障による捩れモーメントは、負の位相シーケンス電流です。
さらに、各固有モードはモード減衰にも依存する特定の応答特性と組み合わされています。励起が発生した場合、ねじれ振幅は材料の疲労やロータートレインの重大な損傷を引き起こす可能性があります。

解決策：
タービンの回転速度測定は、通常、ギアの磁気抵抗センサーを使用して行われます。変動する角度のような短軸の変数を計測したり、角速度計測の為のキー形状を使用します。また、動作中にローターの開始と終了の間のねじれ角度を測定して、動的なねじりを見ることもできます。長期間にわたる測定により、さまざまな負荷条件下での耐久性に関する洞察を得ることができます。これらは、エネルギーネットワークから負荷が増大する時に発生します。
測定値をスペクトル範囲で解析し、高精度に捩り振動を監視モニターリングする事で、微小な振動を検知し小さな障害の段階で阻止し、システムの固有周波数が回転周波数、パワーグリッドの周波数変動、フィードバック周波数と一致させず、大きな障害にさせない事が重要です。

Rotecシステムの長所；　一般的な捩り解析装置でガスタービンを計測すると以下の欠点に直面しますが、Rotecはそれらを解決しています。

ROTEC ENGINEERINGは、エンジン、トランスミッション、ドライブトレインの振動解析に関連する問題に関する技術エンジニアリング知識もサポートします。当社のノウハウにより、タイミングトレインの検証、バルブトレインの最適化、クラッチ設計、トランスミッションエラー(TE)、トランスミッションとオイルバランスの最適化、ドライブトレインの測定と最適化、電流と電圧の解析、および測定技術の応用の分野で、お客様の製品に貴重な貢献をします。

周波数スペクトル/スペクトログラム

• 一連の高分解能周波数スペクトル。
• 周波数分解能:1/40Hz、1/100Hz、…
• 個々の速度測定ポイント(振動角と角加速度)と2つの速度測定ポイント間の差(捩れ角度、動的捩り)
• ROTC速度測定カードの12.3GHzカウンタによる非常に小さな振動角度(< 1/1000度)も検知
• 加速時および惰性走行時の共振点の特定