Vibração intensa causada por desequilíbrio hidráulico em uma turbina Francis de 144 MW

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Um dispositivo portátil de vibração foi usado para executar as medições em uma unidade hidráulica de turbina Francis de 333 rpm e 144 MW. A unidade foi recentemente remodelada e o objetivo principal dessas medições foi o de identificar a causa principal dos grandes deslocamentos radiais do eixo próximo ao mancal guia da turbina. Identificou-se que os níveis de vibração aumentaram com a carga e a 120 MV foram considerados altos demais. Isso praticamente limitou a carga máxima com que esta unidade poderia ser operada com segurança. Os níveis de vibração na carga máxima excederam o espaço do mancal, o que é inaceitável, mesmo num curto período de tempo.

Com o emprego de técnicas diagnósticas adequadas, pôde-se ver que a causa do estado vibracional inaceitável´ável era o desequilíbrio hidráulico do rotor da turbina. As vibrações no mancal da turbina aumentavam continuamente com a taxa de fluxo porque o rotor da turbina estava assimétrico. A entrada de água na turbina produziu forças radiais nas lâminas que não foram equilibradas. A força radial girou com o rotor ocasionando uma resposta vibracional em 1 x frequência da rotação, o que aumentou com a carga (taxa de fluxo). Além disso, também havia um desequilíbrio magnético do gerador. Isso foi identificado com as mudanças no comportamento vibracional observado nos mancais do gerador quando a excitação estava ativada e a carga aumentava para alterar o estado magnético na folga de ar do gerador.

Além disso, foram realizadas medições abrindo lentamente a palheta do distribuidor e aumentando a velocidade rotacional de nominal para -490 rpm. O deslocamento do eixo no mancal guia superior e inferior indicava que havia um comportamento similar a um efeito de velocidade crítica (alta amplitude 1x e deslocamento de fase) a -350 rpm, o que é muito próximo da velocidade nominal. Considerando que a velocidade crítica deveria ser muito maior, a única explicação era que

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