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- 0 PStiG The Energy People VIBRATION ANALYSIS OF NO. 23 RECIPROCATING CHARGING PUMP PIPING SALEM GENERATING STATION OCTOBER 3, 1979 - NOTICE - THE ATTACHED FILES ARE OFFICIAL RECORDS OF T HE DIVISION OF DOCUMENT CONTROL. THEY HAVE BEEN CHARGED TO YOU FOR A LIMITED TIME PERIOD AND MUST BE RETURNED TO THE RECORDS FACILITY BRANCH 016. PLEASE DO NOT SEND DOCUMENTS CHARGED OUT THROUGH THE MAIL. REMOVAL OF ANY PAGE(S) FROM DOCUMENT FOR REPRODUCTION MUST BE REFERRED TO FILE PERSONNEL. DEADLINE RETURN DATE RECORDS FACILITY BRANCH REPORT NO. 65603 . -ET ,, ro FILE 791012

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    0 PStiG The Energy People

    VIBRATION ANALYSIS OF NO. 23 RECIPROCATING CHARGING PUMP PIPING

    SALEM GENERATING STATION

    OCTOBER 3, 1979

    - NOTICE -THE ATTACHED FILES ARE OFFICIAL RECORDS OF THE DIVISION OF DOCUMENT CONTROL. THEY HAVE BEEN CHARGED TO YOU FOR A LIMITED TIME PERIOD AND MUST BE RETURNED TO THE RECORDS FACILITY BRANCH 016. PLEASE DO NOT SEND DOCUMENTS CHARGED OUT THROUGH THE MAIL. REMOVAL OF ANY PAGE(S) FROM DOCUMENT FOR REPRODUCTION MUST BE REFERRED TO FILE PERSONNEL.

    DEADLINE RETURN DATE

    RECORDS FACILITY BRANCH

    REPORT NO. 65603

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    791012

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    RESEARCH AND TESTING LABORATORY REPORT

    To the General Manager - Engineering October 3, 1979 Engineering and Construction Department

    No. 65603

    Attention: Chief Mechanical Engineer

    VIBRATION ANALYSIS OF NO. 23 RECIPROCATING CHARGING PUMP PIPING SALEM GENERATING STATION

    Requested by Mr. Robert C. Kirk FCKET

    Introduction

    Due to the suction piping failure on Unit No. 1 Reciprocating Charging Pump, the NRC has requested vibration data on the re-designed piping system. Since the piping arrangement of Unit 2 Reciprocating Charging Pump is similar to the redesigned Unit 1 piping, it was decided to perform the tests on Unit 2 Reciprocating Charging Pump, during Hot Function Testing .

    Mr. Robert c. Kirk of the Mechanical Engineering Department, Mr. Burton Rauch of the Franklin Institute Research Laboratories, along with Mr. Kent Kieper and George Druffner from the Research and Testing Laboratory, visited Salem Generating Station Unit No. 2. The objective of the visit was to examine and discuss the problem, and determine a test program that would yield data to show that the vibration has been eliminated.

    The procedure for the test program (Appendix A) was written by the Laboratory and reviewed by all of the above parties.

    Test Methods

    The test was conducted according to the attached procedure, "Vibratory Analysis of No. 23 Reciprocating Charging Pump Piping". See Appendix A.

    Test Results

    With the pump in normal operating condition, vibration dampers installed, there was minimum vibration in the piping system at the various pump discharge pressures. The vibration did not increase when the vibration damper springs were released.

    An increase in the piping vibration amplitude occurred when the vibration dampers were physically removed from the piping. When

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  • Genl. Mgr. - Engg. Engg. & Constr. Dept.

    Test Results - Cont'd.

    - 2 - October 3, 1979 Report No. 65603

    the suction side vibration dampers (No. 1&2) were removed, the vibration increased from a nominal 1 mil to 16 mils (double amplitude) in both the Z and Y axis. The discharge piping vibration also increased when vibration damper No. 3 was removed.

    The dynamic piping strains, as indicated by the strain gages, were minimal, less than 1800 psi in all test conditions. The test data are presented in Figures 1 to 27 and summarized in Tables No. 1 and 2.

    Manager Materials Division

    GD:lb

    CC Mr. Robert c. Kirk

  • Report No. 65603

    TABLE 1

    SALEM GENERATING STATION UNIT NO. 2 NO. 23 CHARGING PUMP

    Pump Discharge Run Speed Pressure Displacement Mils, P-P No. Date Time Hz PSIG l HL 1 VL 2.HL 2 VL 3 HL 3 VL 4 HL 4 VL Remarks

    B ll/13/78 0815 3.4 540 1 3 2 3 2.5 3 3 2.5 All dampers installed.

    H H/21/78 1700 . 2. 5 900 1. 6 0.6 2.4 20 4 8 2 2.4 All dampers installed.

    D ll/14/78 0815 2.02 1875 1 2.5 3.0 4.5 4.5 10.0 1. 0 1.5 All dampers installed.

    E ll/H/78 1400 2.77 2400 2 1. 5 3.0 3.0 7.0 8.0 2.0 2.5 All dampers installed.

    1 ll/27/78 1635 2. 77 2400 1. 5 1 5.0 5.0 9.0 6.0 2 2 Normal operating mode.

    2 11/27/78 1703 2.9 2400 3 1 3.5 5 7 8 2 2 Damper Springs 1, 2 & 3 removed.

    3 11/27/78 2ll5 2.77 2400 3 1. 6 5 4.5 20 85 10 9 Damper #3 removed.

    4 ll/29/78 1407 2.96 2400 11 6.5 7 5 5 5 3 3 Damper #1 removed.

    7 ll/30/78 1019 2.90 2250 14 18 8 12 5 7 2 3 Damper #1 & 2 removed.

  • Report No. 6°5603

    TABLE 2

    SALEM GENERATING STATION UNIT NO. 2 NO. 23 CHARGING PUMP

    Pump Discharge Run Speed Pressure Strain J:!inbn No. Date Time Hz PSIG 1 vs 1 HS 2 vs 2 HS 4 vs 4 HS Remarks

    B ll/13/78 0815 3.4 540 o. 5. 30 10 10 25 25 All dampers installed. H ll/21/78 1700 2.5 900 20 20 75 8 8 10 All dampers installed.

    D ll/14/78 0815 2.02 1875 60 60. 10 15 10 10 All dampers installed.

    E -ll/14/78 1400 2. 77 2400 5 10 7 1 4.5 4.0 All dampers installed.

    1 ll/27/78 1635 2. 77 2400 8 10 10 8 50 45 Normal operating mode.

    2 11/27/78 1703 2.9 2400 6 6 10 6 55 55 Damper Springs 1, 2 & 3 removed.

    3 ll/27/78 2115 2.77 2400 9 6 10 .9 85 55 Damper #3 removed.

    4 ll/29/78 1407 2.96 2400 9 4 20 16 55 58 Damper #1 removed.

    7 ll/30/78 1019 2.90 2250 7 7 10 9 55 56 Damper #1 & 2 removed.

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    Report No. 65603

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  • Rev. No.

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    I

    APPENDIX A

    PSE&G COMPANY RESEARCH & TESTING LABORATORY

    PROCEDURE FOR VIBRATORY ANALYSIS OF

    NO. 23 RECIPROCATING CHARGING PUMP PIPING

    NOVEMBER 16, 1978 I oocur ... ·1ENT CONTROL P. S. E. & G. RESEARCH COR~

    [ ' •. -,_ ''"!" . /: '"'"' •··!!::

  • 1.0 Scope

    1.1

    2.0 References

    2.1

    2.2

    2.3

    2.4

    2.4.1

    2.4.2

    2.4.3

    2.4.4

    2.4.5

    This procedure provides for vibration testing,

    to be performed by the Research & Testing Lab-

    oratory, of the No. 23 Reciprocating Charging

    Pump at Salem Generating Station Unit 2.

    The Strain Gage Primer

    Perry & Lissner, McGraw-Hill Book Co.

    Spectral Dynamics Corp. San Diego. CA

    Training and Application Manual

    Linear Vibration Theory

    J. B. Vernon, J. Wiley & Sons

    The applicable instruction manuals

    Vishay Instruments, Inc.

    Bridge Amplifier Model BA4

    Schaveitz Engineering

    LVDT

    DYMAC, San Diego, CA

    M600 & M60 Eddy Probes & Drivers

    Brush

    Model 481 Analog Recorder

    Honeywell

    Model 101 Tape Recorder

    3.0 Responsibilities

    3.1 Material Division Test Engineer has the responsibility

    of performing the field testing, evaluation the

    test data, and the accuracy of the equipment.

  • - 2 -

    3.0 Responsibilities (Cont'd)

    3.2 Material Division Technician is responsible

    for assisting the Test Engineer in performing

    the tests.

    3.4

    4.0 Procedure

    4.1

    4.2

    4.3

    4.4

    PSE&G Production Department is responsible

    for the operation of the pump for testing.

    Franklin Institute Research Laboratories

    Mr. Burton Rauch, will act as a consultant to

    Research & Testing Laboratory.

    To determine the vibratory forces of the suction

    and discharge piping of No. 23 Reciprocating

    Charging pump with various degress of pipe freedom.

    The piping is shown on Chemical & Volume Control

    Piping Plan El 84 No. 218202A3701-2i

    Linear Variable Differential Transformers (LVDT)

    are used to determine the pipe movement. They

    are located vertical and horizontal to the pipe

    at approximately mid span of the pipe supports.

    The locations are shown in Figure No. 1 and the

    bracket arrangements in Figure No's. 2 and 3.

    Strain Gages are bonded to the piping adjacent to

    the vibration dampers to determine the vibatory

    forces of the piping. Gages are bonded to the

    pipe at 90o axis. Figure No. 1 shows the locations.

    The suction and discharge pressure are monitored

    with pressure transducers (strain gage type) to

    determine the pressure pulsations and load on

    the pump during the various tests.

  • - 3 -

    4.0 Procedure (Cont'd)

    4.5 The speed of the pump is determined with a

    proximity probe adjacent to the pump's input

    shaft coupling. The proximity probe produced

    a once per revolution signal.

    5.0 Instrumentation

    5.1

    5.2

    5.3

    Linear Variable Differential Transformers

    Schaevitz Engineering Model 1000 HR ~l.000 inch

    Signal conditioning Schaevitz Engineer Model

    SCM-025

    LVDT's were calibrated using a Schaevitz Engineer

    Calibration Dial micrometer Model 41S No. 1-5845.

    Strain Gages

    Micro-Measurements EA-06-125TQ-350

    350.0+0.4% ohm resitance 2.11 Gage Factor.

    Half bridge 90°. Bonded with EPY 150 epoxy cement

    and cured at 150 F for 2 hours. Signal conditioning

    Vishay Instruments Bridge amplifiers Model BA4

    The gages were external shunt calibrated

    Calibration Strain uin = 350 x 10 = 829.38 lil 2.11 2

    Pressure Transducers

    Statham PG 146T Cr-3M-350

    0-3000 PSIG

    BLH Electronics Model D-HF

    0-500 PSIG

    Signal conditioning Vishay Instruments

    Bridge amplifiers Model BA4

    The pressure tranducers with amplifiers were

    !

  • - 4 -

    5.0 Instrumentation (Cont'd)

    5.3

    5.4

    5.5

    5.6

    5.7

    calibrated at the job site gage calibration

    laboratory.

    Speed

    Dymac Eddy probe Model M61-4

    Signal conditioning Dymac Model M 902 driver.

    Brush 481 Recorder 8 channel

    analog recorder, 12 speeds sensitivity 1 'mv/

    div to 500 v

    Honeywell Model 101 Tape Recorder

    14 channel, 1 inch tape, IRIG FM magnetic

    tape recorder.

    Fluke Model 8600A Digital Multimeter PS 2107

    6.0 Test Methods

    6.1

    6.2

    The vibratory forces will be monitored as the

    pump pressure is increased to maximum. After

    reviewing this data,to determing at what pressure

    the maximum or a critical vibration occurs, the

    pressures at which the tests will be conducted

    will be determined.

    The pump pressure will be adjusted to the lowest

    of the pressure determined above and allowed to

    stabilize for one half hour. A set of vibration

    data will be recorded after which the vibration

    dampers will be removed, one at a time. As each

    vibration damper is removed the vibration forces

    will be recorded and reviewed before the next

    vibration damper is removed. All three vibration

    dampers will be installed before the pump pressure

  • - 5 -

    6.0 Test Methods (Cont'd)

    6.3

    6.4

    is increased to next test level.

    The data will be recorded on the Honeywell tape

    recorded and Brush analog recorder as shown

    in Table 1. Table No. 2 is a summary of the

    tests except that the pressures will be determined

    as the test progresses.

    A sample of the data sheet are shown as Figure

    No. 4 and 5.

  • TABLE NO. 1

    CHANNEL NO. A TEST B TEST C TEST HONEYWELL TAPE RECORDER

    1 LVDT lH LVDT lH 2 LVDT lV lV 3 LVDT 2H 2H 4 - LVDT 2V 2V 5 LVDT 3H 3H 6 LVDT 3V 3V 7 LVDT 4H 4H 8 LVDT 4V 4V 9 Speed Speed

    10 Discharge .Discharge Press. Press.

    11 Suction Press. Suction Press. 12 SG lV SG 2H 13 SG lH SG 4V 14 SG 2V SG 4H

    BRUSH RECORDER

    1 LVDT lH SG lV LVDT 4H 2 LVDT lV SG lH LVDT 4V 3 LVDT 2H SG 2V 4 LVDT 2V SG 2H 5 LVDT 3H SG 4V Dynamic Dis-

    charge Press. 6 LVDT 3V SG 4H Suction Press. 7 Speed Speed Speed 8 Discharge Discharge Discharge

    Press. Press. Press.

  • • TABLE NO. 2 VIBRATION DAMPERS

    Test Speed Discharge 1 2 3 No.s RPM Pressure Installed Removed Installed Removed Installed Removed

    lA,B,C 0 0 x x x 2A,B,C (1) (1) x x x 3A,B,C x x x 4A,B,C x x x 5A,B,C x x x

    NOTES (1) To be determined after reviewing previous data.

  • • •

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    No. 2l Rec1f,1?Cc~f,;;') ( hM311i;; g,,.,f .. .. fij

  • FIGURE NO. 2

    NO. 23 CHARGING PUMP (DI.SC HAR GE)

    LVD'l' NO. 3 · (DISCHARGE·)

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    1.

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    g=___,~~"~· '- /J. "x r~ ''x /r. ''PL •A,

    (DISCHARGE)

    E'L. '12. 16"

    ·St.c.rtoN AA

    Lvor No.111 ---(K ,.,,..,,,)

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    I '1/ ., . EL. 87 'I fl6

  • FIGURE NO. 3

    NO. 23 CHARGING PUMP (SUCTION)

    (SUCTION)

    1. v"r No. I H ( .! 111