회전 실속과 천진 고장의 기리와 진단

회전 실속과 천진은 고속 원심압축기의 일종의 진동 고장이다.이러한 고장은 유체의 흐름이 분리되어 발생하기 때문에 설비 자체는 일반적으로 뚜렷한 구조적 결함이 없기 때문에 작업을 중단하고 수리할 필요가 없으며, 유량을 조절함으로써 진동을 허용치로 줄일 수 있다.

회전 이탈이 천진으로 더 발전할 때 승무원의 효율 저하를 일으킬 뿐만 아니라 기계에도 심각한 해를 끼칠 수 있다.천진은 기계 내부의 밀봉 부품, 베어링 등의 손상을 초래할 수 있으며, 심하면 회전자가 구부러지고 연축기가 손상될 수도 있다.천진은 원심압축기 등 유체기계가 운행하고 가장 위험한 작업상황의 하나로서 기계에 대한 위해가 매우 크다.이러한 위해성이 매우 크지만 정지할 필요가 없이 처리할 수 있는 고장에 대해 상태 모니터링과 고장 진단 작업의 역할과 효익을 가장 잘 나타낼 수 있다.

사실 실속구의 형성은 상당히 복잡한 류체동력과정이다.실속 주파수는 또한 날개 수입 기류와 기변 여부, 입구 기류 방향각β1 날개 입구 장착각βS사이의 차이 (충각이라고도 함) 크기와 압축기의 급수 등 요소는 밀접한 관계가 있다。B.F.J.Cossar는 시험에서 압축기 수입부에 저공률 금속 실크스크린을 설치하는 방법을 이용하여 실속 주파수를 회전 속도의 1/2로 측정하였는데, 이론 연구에서 계산한 실속 주파수가 회전 속도의 1/3인 것과 일정한 차이가 있다.

N.A.Cumpsty의 시험 모델은 회전 실속 주파수가 회전 속도 주파수의 1/5~1/2 범위 내에서 압축기 급수가 증가함에 따라 회전 실속 영역의 전파 속도가 회전 속도 40% 에 점점 가까워지고 있다고 지적했다.

일본 진동 전문가 시라키 만보는 기계 종류에 따라 회전 실속 구역의 전파 속도가 회전자 회전 속도의 0.2~0.5라고 소개했다.이탈리아 NUOVO PIGNOVE 회사의 압축 설비는 우리나라 석유화학 업계에서 비교적 많이 응용되고 있는데, 이 회사는 그들의 도면에 따라 제조한 재대화학비료 요소 장치에 대해 CO를 사용한다2 압축기, 회전 실속 영역의 전파 속도를 제시하면 다음과 같은 경험 공식에 따라 계산 할 수 있습니다.

식중,Q0p회전 속도가 느려질 때 실제 트래픽을Q0 압축기를 위한 작업 흐름 설계,u회전자의 주향 속도입니다.

이 공식에 따라 계산된 회전 실속 구역의 전파 속도는 회전자 회전 속도의 약 0.3~0.45이다.또한 수레바퀴비 (즉 엽륜류도의 내경과 외경의 비) 는 실속구역의 전파속도에 큰 영향을 준다.큰 수레바퀴는 엽륜보다 전체 반경 방향의 실속이 나타날 수 있다. 즉 실속 구역은 엽편 뿌리에서 엽편 상단까지의 전체 범위 내에 나타나는데 이를 전체 반경 실속이라고 한다 (그림 2 (a)).작은 수레바퀴는 엽륜보다 일반적으로 반경 방향의 부분에서만 속도를 잃는다. 즉 속도 상실 구역은 유도 길이의 일부분만 차지한다 (그림 2 (b).실속 상태로 말하자면, 전체 반경의 실속은 일부 반경의 실속보다 심각하다. 즉 격자 안의 유체는 비교적 강한 압력 맥동을 일으킬 수 있다.

휠에 고정된 상대 좌표계를 보면 회전 이탈단 이각 주파수ωs기계 유도 간에 전파하는데, 압력 파동으로 인해 회전자의 진동 주파수는ωs, 그 진동 주파수는 회전자의 각 주파수보다 작다ω. 휠 외부의 좌표계를 보면 회전 오프셋은 (ω～ωs) 의 주파수는 회전자의 회전 방향과 같은 방향으로 회전합니다.따라서 유체 기계에 회전 실속이 발생할 때 회전자의 이상 진동이 동시에 있다ωs및 (ω～ωs) 보조 고조파 피쳐의 두 주파수입니다.

승무원이 회전 실속이 발생했을 때, 어떤 레벨 휠에 기체 이탈단이 있을 수도 있고, 어떤 레벨 휠에 몇 개의 이탈단이 존재할 수도 있다;이탈단은 어느 한 등급의 엽륜에서 발생할 수도 있고, 동시에 몇 등급의 엽륜에서 동시에 발생할 수도 있다.일반적으로 기계는 회전 실속 고장이 발생할 때 항상 두 개 또는 두 개 이상의 기체가 단을 이탈한다.실제 생산 중, 기계 는 회전 실속 의 각 주파수 가 발생한다ωs위 형식을 참조하여 다음과 같이 누를 수 있습니다.

식중,ω은 (는) 로터 각도 주파수입니다.N기체 이탈단 수량을 위해,Q0p실제 작업 흐름의 경우Q0 트래픽을 설계합니다.

유체기계의 회전실속고장은 일반적으로 늘 존재하지만 반드시 회전자가 설비에 강렬한 진동을 일으키도록 격려할수 있는것은 아니다. 회전실속의 주파수가 설비의 어느 한 고유주파수와 결합될 때만 기계는 공진이 발생하여 위험한 진동이 나타날수 있다.

그림 3에서 볼 수 있듯이 원심식 압축기는 이러한 특성을 가지고 있으며 확정된 회전 속도에 대해 항상 하나의 유량 값에 대응하고 압축기의 효율은 점에 도달한다.트래픽이 이 값보다 크거나 작으면 효율성이 떨어집니다.일반적으로 이 유량의 작업 상황을 설계 작업 상황으로 한다.

압축기의 성능 곡선 왼쪽에 천진 작업 상황 (Q분)의 제한으로 오른쪽에 막힌 작업 상황 (Q최대) 의 제한은 이 둘 사이의 구역에서 압축기의 안정적인 작업 상황 구역이라고 한다.작업 상황 영역의 크기를 안정시키는 것은 압축기의 성능을 측정하는 중요한 지표이다.

압축기가 운행 중에 외부 원인으로 인해 유량이 끊임없이 감소한다면Q분 값을 매길 때 압축기 유도에서 심각한 회전 이탈이 나타나는데, 만약 기량이 더 줄어들면 압축기 휠의 전체 유도가 기류 소용돌이 구역에 의해 점거되는데, 이때 압축기의 출구 압력은 갑자기 떨어질 것이다.그러나 압축기 출구에 연결된 비교적 큰 용량의 배관망 시스템에서는 압력이 바로 떨어지지 않으며, 이때 배관망에서 기체가 압축기로 역류하는 현상이 나타난다.배관망의 압력이 압축기 출구 배기 압력보다 낮게 떨어지면 기체의 역류가 멈추고 압축기는 다시 배관망으로 배기한다.그러나 흡기량의 부족으로 압축기는 수출관망이 원래의 압력으로 회복된후 또 류도내에 소용돌이구역이 나타나게 된다.이렇게 반복되면 설비와 도관내의 류량에 주기적인 변화가 발생하여 기계의 수출입압력이 대폭 맥동하게 된다.기체가 압축기 수출입에서 삼키고 역류하기 때문에 거대한 주기적인 기류 울부짖음과 격렬한 기계 진동을 수반할 수 있는데, 이러한 파동은 계기 조작판의 압력, 유량, 진동 신호 표시 등 기록에 명확하게 반영될 수 있고, 조작 현장에서도 즉시 감지할 수 있다.

천진으로 인한 기계의 진동 주파수, 진폭은 관망의 용적 크기와 밀접한 관련이 있으며, 관망의 용적이 클수록 천진 주파수가 낮고 진폭이 크다.일부 기계의 배기관망 용량은 매우 크며, 이때 천진 주파수는 1Hz보다 작기도 하다.

• 압축기가 천진 작업 상황에 접근하거나 진입할 때 실린더와 베어링은 모두 강한 진동을 일으키는데, 그 진폭은 정상 운행 때보다 크게 증가하며, 천진 주파수는 일반적으로 비교적 낮으며, 보통 1~30Hz이다.

  
  

• 압축기가 안정적인 작업 상황에서 운행할 때, 그 수출 압력과 수입 유량의 변화는 크지 않으며, 측정된 데이터는 평균치 부근에서 변동하며, 폭은 매우 작다.천진공황에 접근하거나 진입할 때 수출압력과 수입류량의 변화가 매우 크며 주기적으로 큰 폭의 맥동이 발생하며 때로는 기체가 압축기에서 수입되여 역류하는 현상까지 나타나기도 한다.

  
  

• 압축기는 안정적으로 작동할 때 소음이 적고 연속적이다.천진 작업 상황에 가까워지면 전체 시스템에서 기류의 주기적인 진동이 발생하기 때문에 기류 파이프에서 기류가 내는 소음도 높고 낮으며 주기적인 변화가 발생한다.천진 작업 상황에 들어갔을 때, 소음이 심해지고, 심지어 폭발음도 나타났다.

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