李金月油膜振蕩

1、機(jī)械故障診斷技術(shù)讀書報(bào)告 院系：機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班級(jí)：13機(jī)制（升） 姓名：李金月 學(xué)號(hào)：1302224032 指導(dǎo)老師：王平 學(xué)年：2014-2015學(xué)年第一學(xué)期 【摘要】 隨著科學(xué)技術(shù)及工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,滑動(dòng)軸承機(jī)械設(shè)備廣泛用于廠、石油化工等一些行業(yè),且向著大型化、高速化、連續(xù)化和自動(dòng)化方向發(fā)展,從而使得滑動(dòng)軸承機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定性越來(lái)越引人注目。油膜渦動(dòng)和油膜振蕩故障是滑動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中常見(jiàn)故障,破壞性很大,一旦發(fā)生此類故障,造成的損失將十分嚴(yán)重。作者在總結(jié)了前人大量的有關(guān)滑動(dòng)軸承油膜渦動(dòng)和油膜振蕩特性、故障診斷等研究工作的基礎(chǔ)上,以實(shí)現(xiàn)在線消除油膜振蕩為目

2、的,從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面研究了滑動(dòng)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由油膜力引起的自激振蕩及其特性。本文根據(jù)滑動(dòng)軸承的理論基礎(chǔ)流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論,推導(dǎo)了動(dòng)壓軸承的Reynolds方程,表明軸承間隙油膜力主要由于流體的楔形效應(yīng)和擠壓效應(yīng)。并分析了影響軸承與軸頸間隙內(nèi)油膜分布和油膜力大小的因素,油膜的自由邊界的改變與軸承的幾何尺寸、潤(rùn)滑表面的粗糙度、油質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)及物理性能、油膜運(yùn)動(dòng)的雷諾數(shù)Re和軸承的運(yùn)動(dòng)參數(shù)等有關(guān)。同時(shí)對(duì)軸承轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)進(jìn)行受力分析,推導(dǎo)了油膜渦動(dòng)狀態(tài)下振動(dòng)方程并分析其振動(dòng)特性。當(dāng)渦動(dòng)力大于阻尼力時(shí),軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。闡述了油膜渦動(dòng)與油膜振動(dòng)故障的機(jī)理與特征,并提出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響因素和判別準(zhǔn)

3、則. 【Abstract】   Along with the development of science and technology and industrial economy, sliding bearing mechanical equipment are widely used in power plant, petrochemical and&

4、#160;some other industries, and it develops towards largescale, quick running, continuous and automation direction, which call more and more attention to the stability of sliding&#

5、160;bearing mechanical equipment. Oil film vortex move and oil membrane oscillation as common faults of sliding bearing rotation machinery equipments, once produced,.【關(guān)鍵詞】油膜渦動(dòng)；油膜振蕩；故障診斷；在線消除；【Key

6、 words】oil whirl； oil oscillation； online eliminate； online elimination目錄前言 1一、油膜故障的發(fā)生與發(fā)展1二、滑動(dòng)軸承油膜振蕩故障機(jī)理分析1三、油膜渦動(dòng)和油膜振蕩故障特征3四、消除措施4五、旋轉(zhuǎn)機(jī)械油膜振蕩故障的實(shí)例分析51、催化氣壓機(jī)油膜振蕩52、圓筒瓦油膜振蕩故障的診斷63、某廠兩臺(tái)汽輪機(jī)油膜振蕩故障分析84、某廠一臺(tái)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組油膜振蕩故障分析95、油溫不當(dāng)造成的油膜振蕩12結(jié)論13參考文獻(xiàn)14前言一：油膜振蕩故障的發(fā)生與發(fā)展

7、過(guò)程 油膜振蕩故障大多發(fā)生在機(jī)組啟動(dòng)升速和超速試驗(yàn)過(guò)程中。當(dāng)機(jī)組升到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生渦動(dòng)，渦動(dòng)頻率等于轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的一半。出現(xiàn)渦動(dòng)的這個(gè)轉(zhuǎn)速通常稱為失穩(wěn)轉(zhuǎn)速，這時(shí)軸承處于自激振動(dòng)的開始階段。隨著轉(zhuǎn)速的升高，渦動(dòng)頻率隨之升高，但始終保持等于轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的一半。油膜渦動(dòng)時(shí)的振動(dòng)幅值一般不大。轉(zhuǎn)速升到臨界轉(zhuǎn)速附近時(shí)，半速渦動(dòng)甚至?xí)慌R界共振所掩蓋，越過(guò)臨界轉(zhuǎn)速后，油膜半速渦動(dòng)重新出現(xiàn)。轉(zhuǎn)速升至兩倍臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，渦動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)子固有頻率重合，產(chǎn)生共振，此時(shí)振動(dòng)幅值會(huì)劇烈增加，油膜渦動(dòng)發(fā)展為油膜振蕩，軸承處于自激振動(dòng)的后期階段。由此可見(jiàn)，只有當(dāng)轉(zhuǎn)速大于兩倍轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速后，才有可能發(fā)生油膜振蕩故障，軸承在該轉(zhuǎn)速下

8、是否發(fā)生油膜振蕩，還取決于系統(tǒng)穩(wěn)定性、阻尼等其他因素。油膜振蕩發(fā)生后，振蕩頻率被“鎖定”，始終保持等于轉(zhuǎn)子固有頻率，不再隨轉(zhuǎn)速的升高而變化，因此油膜振蕩不同于普通的共振，不能用提高轉(zhuǎn)速的方法來(lái)消除。典型的油膜引起的自激振動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)速的升高，需要經(jīng)歷油膜渦動(dòng)和油膜振蕩兩個(gè)階段。但是，這樣的劃分并不絕對(duì)，與軸承所承受的載荷有很大的關(guān)系。承載較輕的軸承一般首先表現(xiàn)為油膜渦動(dòng)，兩個(gè)階段都存在。承載較重的軸承往往不經(jīng)過(guò)油膜渦動(dòng)階段，而是直接激發(fā)出油膜振蕩，如圖1-1給出了輕載和重載軸承升速過(guò)程中振幅隨轉(zhuǎn)速變化情況。圖1-1不同載荷用下軸承自激振動(dòng)故障的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程（a）輕載軸承（b）重載軸承二：滑動(dòng)軸

9、承油膜振蕩故障機(jī)理分析1：滑動(dòng)軸承內(nèi)油膜產(chǎn)生的切向力分析一根不受任何載荷作用的轉(zhuǎn)軸在軸承內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，其軸頸中心應(yīng)該位于軸承中心穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，（如圖1-2a）。如果此時(shí)外界一個(gè)小的擾動(dòng)使軸頸中心偏離軸承中心，（如圖1-2b），在軸承內(nèi)就會(huì)形成收斂油楔，產(chǎn)生壓力區(qū)。油膜壓力形成后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)徑向力和一個(gè)切向力。徑向力像一個(gè)彈簧，迫使軸頸中心返回軸承中心。切向力垂直于外界干擾方向，迫使轉(zhuǎn)子沿著垂直于徑向偏移方向運(yùn)動(dòng)。一旦切向力超過(guò)系統(tǒng)本身的阻尼力，轉(zhuǎn)軸就會(huì)產(chǎn)生渦動(dòng)。渦動(dòng)發(fā)生后，離心力增大，軸頸中心偏離軸承中心更大，所產(chǎn)生的切向力更大，進(jìn)一步推動(dòng)軸頸渦動(dòng)，形成自激振動(dòng)。由此可見(jiàn)，軸承內(nèi)油膜產(chǎn)生的垂直于轉(zhuǎn)子偏

10、位方向的切向力是破壞軸承工作穩(wěn)定性的根源。圖1-2滑動(dòng)軸承油膜失穩(wěn)（a）軸頸位于軸承中心（b）外界干擾下軸頸偏離軸承中心上面分析的是不考慮軸承自重和動(dòng)載荷的情況。實(shí)際軸承工作時(shí)，軸頸不可能位于軸承中心，轉(zhuǎn)軸也會(huì)受到不平衡等動(dòng)載荷的作用。在外界干擾下，在軸頸平衡位置附近，油膜力的增量同樣會(huì)在垂直于外界干擾的方向上產(chǎn)生一個(gè)切向力，因此也會(huì)導(dǎo)致失穩(wěn)。三：油膜渦動(dòng)和油膜振蕩故障特征1: 油膜渦動(dòng)是軸承自激振動(dòng)的前期，其特點(diǎn)如下：（1） 渦動(dòng)大多發(fā)生在兩倍臨界轉(zhuǎn)速以下區(qū)域。（2） 渦動(dòng)振幅較小、幅值可控。（3） 轉(zhuǎn)速變化時(shí)，渦動(dòng)頻率始終等于轉(zhuǎn)速頻率的一半。 2：油膜振蕩是軸承自激振動(dòng)的后期，其特點(diǎn)如下：

11、（1） 振動(dòng)頻率始終等于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有頻率，不隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。（2） 油膜振蕩之前，振動(dòng)以工頻分量為主。振動(dòng)突變后，工頻分量幅值會(huì)減小，低頻分量幅值可能超過(guò)工頻分量，成為主要頻率成分。（3） 振動(dòng)具有幅值大和突發(fā)性的雙重特性。臨界油膜振蕩時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的低頻振動(dòng)分量，幅值時(shí)隱時(shí)現(xiàn)。一旦出現(xiàn)油膜振蕩，振動(dòng)幅值會(huì)在短時(shí)間（幾分鐘）內(nèi)劇增，而且振動(dòng)幅值遠(yuǎn)大于普通強(qiáng)迫振動(dòng)。某臺(tái)發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)升速過(guò)程中，2600r/min附近偶爾出現(xiàn)不穩(wěn)定的低頻振動(dòng)，幅值不超過(guò)20um。低頻分量出現(xiàn)后能夠很快消失，但是當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升到2750r/min時(shí)，振動(dòng)在短時(shí)間內(nèi)直線上升，軸承座振動(dòng)幅值達(dá)到520um。（4） 只

12、有當(dāng)轉(zhuǎn)速大于兩倍轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速之后，才有可能發(fā)生油膜振蕩。輕載軸承在該轉(zhuǎn)速之前可能會(huì)首先出現(xiàn)油膜渦動(dòng)，重載軸承在升速過(guò)程中可能會(huì)直接發(fā)生油膜振蕩。（5） 轉(zhuǎn)速滯后現(xiàn)象。升速過(guò)程中，轉(zhuǎn)速大于失穩(wěn)閾值轉(zhuǎn)速后出現(xiàn)油膜振蕩。但是油膜振蕩發(fā)生后，當(dāng)機(jī)組降速到該閾值轉(zhuǎn)速時(shí)，振動(dòng)并不減小。只有當(dāng)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步降低后，振動(dòng)才會(huì)減小。在升速、降速過(guò)程中，油膜振蕩發(fā)生和消失轉(zhuǎn)速之間具有差值，該現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)速滯后現(xiàn)象。下圖給出了某機(jī)組油膜振蕩故障發(fā)生的過(guò)程，具有典型的轉(zhuǎn)速滯后現(xiàn)象。圖1-3油膜振蕩故障的轉(zhuǎn)速滯后現(xiàn)象（6） 油膜振蕩是由軸承內(nèi)潤(rùn)滑油的流動(dòng)所引起的。因此潤(rùn)滑油溫、潤(rùn)滑油壓、軸承形式、軸承頂隙、側(cè)隙和載荷等都

13、會(huì)對(duì)油膜振蕩故障產(chǎn)生不同程度的影響。（7） 油膜振蕩故障大多發(fā)生在升速，特別是超速試驗(yàn)過(guò)程中，也有部分發(fā)生于機(jī)組帶負(fù)荷過(guò)程中。四：消除措施（1） 設(shè)計(jì)時(shí)使轉(zhuǎn)子避開油膜共振區(qū)。（2） 增大軸承比壓，減小承壓面。（3） 減小軸承間隙。（4） 控制軸瓦預(yù)負(fù)荷，降低供油壓力。（5） 選用抗振性好的軸承結(jié)構(gòu)。（6） 適當(dāng)調(diào)整潤(rùn)滑油溫。（7） 從多方面分析并消除產(chǎn)生的因素。五：旋轉(zhuǎn)機(jī)械油膜振蕩故障的實(shí)例分析 例1：催化氣壓機(jī)油膜振蕩  某壓縮機(jī)組配置為汽輪機(jī)十齒輪箱壓縮機(jī)，壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)如下： 工作轉(zhuǎn)速：7500r/min出口壓力：1.OMPa 軸功率：1700kW

14、 進(jìn)口流量：220m3 /min 進(jìn)口壓力：0.115MPa轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速：2960r/min  1986年7月，氣壓機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中軸振動(dòng)突然報(bào)警，Bently 7200系列指示儀表打滿量程，軸振動(dòng)值和軸承座振動(dòng)值明顯增大，為確保安全，決定停機(jī)檢查。  揭蓋檢查，零部件無(wú)明顯損壞，測(cè)量轉(zhuǎn)子對(duì)中數(shù)據(jù)、前后軸承的間隙、瓦背緊力和轉(zhuǎn)子彎曲度，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均符合要求。對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行低速動(dòng)平衡后重新安裝投用，振動(dòng)狀況不但沒(méi)有得到改善，反而比停機(jī)前更差。氣壓機(jī)前端軸振動(dòng)值達(dá)到185m，其中47Hz幅值為181m, 125Hz幅值為42m，如圖1-4（a）所示。氣壓機(jī)后端軸

15、振動(dòng)值為115m，其中47Hz幅值為84m，125Hz幅值為18m，如圖1-4（b）所示。軸心軌跡為畸形橢圓。氣壓機(jī)前后軸承座水平方向振動(dòng)劇烈，分別達(dá)到39m、29m。 圖1-4 氣壓機(jī)軸承振動(dòng)頻譜為進(jìn)行故障識(shí)別，又一次進(jìn)行升速試驗(yàn)，記錄振動(dòng)與轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系，氣壓機(jī)升速過(guò)程三維譜圖，如圖1-5所示。   前后軸承振動(dòng)頻譜圖均發(fā)現(xiàn)有47Hz低頻峰值存在，觀察三維譜圖可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)升速至4260r/min時(shí)出現(xiàn)半速渦動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)速的上升，渦動(dòng)頻率和振幅不斷增加，當(dāng)渦動(dòng)頻率達(dá)到47Hz時(shí)不再隨轉(zhuǎn)速而上升，轉(zhuǎn)速提高到7500r/min工作轉(zhuǎn)速時(shí)，振動(dòng)頻率仍為47Hz，但振幅非常

16、大，低頻分量為179m，而工頻分量只有40m。   診斷意見(jiàn)：對(duì)轉(zhuǎn)子一支承系統(tǒng)進(jìn)行核算，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速為：2820r/min（47Hz）。   據(jù)此進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，其振動(dòng)特征及變化規(guī)律與典型的高速輕載轉(zhuǎn)子的油膜振蕩故障現(xiàn)象完全吻合。因此可以判定其故障原因?yàn)橛湍ふ駝?dòng)。  由于油膜振蕩故障危害極大，可能在短時(shí)間內(nèi)造成機(jī)組損壞，所以必須立即停機(jī)檢修處理。   生產(chǎn)驗(yàn)證：停機(jī)后解體檢查發(fā)現(xiàn)，軸瓦巴氏合金表面發(fā)黑，上瓦有磨損并伴有大量小氣孔，前軸承巴氏合金有部分脫落。更換新的可傾瓦軸承后，再次啟動(dòng)機(jī)組，47H

17、z的低頻分量不再出現(xiàn)，油膜振蕩故障消失。圖1-5  前軸承升速過(guò)程振動(dòng)瀑布圖某化肥廠的二氧化碳?jí)嚎s機(jī)組，在檢修后，運(yùn)行了140多天，高壓缸振動(dòng)突然升到報(bào)警值而被迫停車。 例2：圓筒瓦油膜振蕩故障的診斷   某氣體壓縮機(jī)運(yùn)行期間，狀態(tài)一直不穩(wěn)定，大部分時(shí)間振值較小，但蒸汽透平時(shí)常有短時(shí)強(qiáng)振發(fā)生，有時(shí)透平前后兩端測(cè)點(diǎn)在一周內(nèi)發(fā)生了20余次振動(dòng)報(bào)警現(xiàn)象，時(shí)間長(zhǎng)者達(dá)半小時(shí)，短者僅1min左右。圖1-6是透平1軸承的頻譜趨勢(shì)，圖1-7、圖1-8分別是該測(cè)點(diǎn)振值較小時(shí)和強(qiáng)振時(shí)的時(shí)域波形和頻譜圖。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)透平振動(dòng)具有如下特點(diǎn)。 圖1-6 1*軸承的測(cè)點(diǎn)頻譜變化

18、趨勢(shì)圖1-7  測(cè)點(diǎn)振值較小時(shí)的波形與頻譜圖1-8 測(cè)點(diǎn)強(qiáng)振時(shí)的波形和頻譜    (1)正常時(shí)，機(jī)組各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)均以工頻成分(143.3Hz）幅值最大，同時(shí)存在著豐富的低次諧波成分，并有幅值較小但不穩(wěn)定的69.8Hz（相當(dāng)于0.49×）成分存在，時(shí)域波形存在單邊削頂現(xiàn)象，呈現(xiàn)動(dòng)靜件碰磨的特征。       (2)振動(dòng)異常時(shí)，工頻及其他低次諧波的幅值基本保持不變，但透平前后兩端測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)很大的0.49×成分，其幅度大大超過(guò)了工頻幅值，其能量占到通頻能量的75%左右。  &

19、#160;    (3)分頻成分隨轉(zhuǎn)速的改變而改變，與轉(zhuǎn)速頻率保持0.49×左右的比例關(guān)系。       (4)將同一軸承兩個(gè)方向的振動(dòng)進(jìn)行合成，得到提純軸心軌跡。正常時(shí)，軸心軌跡穩(wěn)定，強(qiáng)振時(shí)，軸心軌跡的重復(fù)性明顯變差，說(shuō)明機(jī)組在某些隨機(jī)干擾因素的激勵(lì)下，運(yùn)行開始失穩(wěn)。       (5)隨著強(qiáng)振的發(fā)生，機(jī)組聲響明顯異常，有時(shí)油溫也明顯升高。       診斷意見(jiàn)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)了解到，壓縮機(jī)第一臨界轉(zhuǎn)速為336

20、2r/min，透平的第一臨界轉(zhuǎn)速為8243r/min，根據(jù)上述振動(dòng)特點(diǎn)，判斷故障原因?yàn)橛湍u動(dòng)。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況，建議降低負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，在加強(qiáng)監(jiān)測(cè)的情況下，維持運(yùn)行等待檢修機(jī)會(huì)處理。       生產(chǎn)驗(yàn)證：機(jī)組一直平穩(wěn)運(yùn)行至當(dāng)年大檢修。檢修中將軸瓦形式由原先的圓筒瓦更改為橢圓瓦后，以后運(yùn)行一直正常。 3：某廠兩臺(tái)汽輪機(jī)油膜振蕩故障分析 某廠兩臺(tái)同一型號(hào)汽輪機(jī)（如圖1-9）在出廠試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了異常振動(dòng)。該型機(jī)組汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速分別為8500r/min和1500r/min。兩臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)的振動(dòng)問(wèn)題既有共性，也有不同點(diǎn)。圖1-9某廠兩臺(tái)

21、汽輪機(jī)軸系結(jié)構(gòu)布置 當(dāng)汽輪機(jī)升速到7500r/min左右時(shí)，兩臺(tái)機(jī)組都出現(xiàn)了較大幅度的低頻分量。但兩臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)的低頻分量頻率不同，分別為57Hz和65Hz,這個(gè)現(xiàn)象比較奇怪。進(jìn)一步分析表明，這兩個(gè)頻率都不是轉(zhuǎn)子的頻率，但都近似于0.46x0.52x（半頻）。兩臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)都具有突發(fā)性，12s內(nèi)1號(hào)、2號(hào)軸瓦各方向振動(dòng)同時(shí)突升。降速過(guò)程中振動(dòng)消失轉(zhuǎn)速較升速過(guò)程中振動(dòng)突增轉(zhuǎn)速小約100r/min。上述振動(dòng)現(xiàn)象與軸承油膜振蕩很相似。為了尋找汽輪機(jī)在7500r/min附近振動(dòng)突增的原因，采用錘擊法測(cè)試了臺(tái)架固有頻率。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩臺(tái)汽輪機(jī)前軸承箱底部支撐板的固有頻率分別為60Hz和64Hz。結(jié)合機(jī)組振動(dòng)

22、現(xiàn)象、軸承形式和臺(tái)架固有頻率測(cè)試，可以認(rèn)為該型機(jī)組所采用的圓筒瓦穩(wěn)定性較差，在升速過(guò)程中出現(xiàn)了油膜渦動(dòng)，頻率近似于半頻。當(dāng)升速到7500r/min附近時(shí)，油膜渦動(dòng)產(chǎn)生的激振力頻率與臺(tái)架固有頻率（不是轉(zhuǎn)子固有頻率）重合，產(chǎn)生了共振，導(dǎo)致了機(jī)組振動(dòng)的突增。在上述分析的基礎(chǔ)上，為了減小油膜產(chǎn)生的激振力，提出了修刮軸承中分面，將圓筒瓦改為橢圓瓦的處理措施。處理后的軸承直徑頂隙為200um，側(cè)隙為200um，橢圓度為0.5。檢修后，兩臺(tái)機(jī)組在升速和帶負(fù)荷過(guò)程中均未出現(xiàn)低頻振動(dòng)。4：某廠一臺(tái)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組油膜振蕩故障分析某廠一臺(tái)早期國(guó)產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系布置如圖1-10所示。軸上1號(hào)7號(hào)軸

23、承全部采用三油楔油承，6號(hào)、7號(hào)軸承為發(fā)電機(jī)端蓋軸承，3號(hào)5號(hào)軸承坐落在排氣缸上。除發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子為半撓性連接外，其余轉(zhuǎn)子均采用剛性連接。表（1-1）給出了軸系各臨界轉(zhuǎn)速值。圖1-10某臺(tái)200MW機(jī)組軸系布置表1-1 軸系臨界轉(zhuǎn)速 r/min 該機(jī)投運(yùn)后的三年多時(shí)間內(nèi)，因油膜振蕩共停機(jī)29次，其中，新機(jī)投運(yùn)中發(fā)生4 次，機(jī)組啟動(dòng)至3000r/min后發(fā)生8次，超速至31003400r/min過(guò)程中發(fā)生10次并網(wǎng)帶負(fù)荷過(guò)程中發(fā)生7次。 現(xiàn)以某次啟動(dòng)過(guò)程為例進(jìn)行分析。該機(jī)組在正常進(jìn)油溫度為4245攝氏度下先后發(fā)生過(guò)多次大幅度的低頻振動(dòng)，不得已把油溫控制在50攝氏度重新啟動(dòng)。機(jī)組啟動(dòng)升速至30

24、00r/min過(guò)程中振動(dòng)并不大，各軸瓦過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振幅均為超過(guò)60um，說(shuō)明轉(zhuǎn)子平衡狀況尚好。升速過(guò)程中軸系各軸瓦振動(dòng)都不含低頻分量。隨后進(jìn)行了7次超速試驗(yàn)，但每次都發(fā)生了大幅度振動(dòng)。當(dāng)超速至3217r/min時(shí)，6號(hào)軸瓦首先出現(xiàn)低頻，然后逐步波及7號(hào)、5號(hào)、1號(hào)、3號(hào)、4號(hào)。超過(guò)該轉(zhuǎn)速后，振動(dòng)迅速增大，而且突發(fā)后的振動(dòng)振幅非常大。在一次超速試驗(yàn)中，實(shí)測(cè)6號(hào)軸瓦垂直振動(dòng)為573um，1號(hào)軸瓦水平振動(dòng)為370um，5號(hào)軸瓦垂直振動(dòng)為280um，3號(hào)軸瓦水平振動(dòng)為250um，4號(hào)軸瓦水平振動(dòng)112um,5號(hào)軸瓦垂直振動(dòng)為58um。從出現(xiàn)低頻到振幅發(fā)展到最大，所需時(shí)間僅為10s。振幅最大時(shí)完全為低

25、頻振蕩，工頻幅值反而減小，低頻幅值約為工頻幅值的20倍（如圖1-11）。低頻振動(dòng)的頻率為17,8Hz，接近發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一階固有頻率18Hz。圖1-11超速過(guò)程中的6號(hào)軸瓦頻譜圖1-12圖1-12給出了這臺(tái)機(jī)組油膜振蕩故障發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。從圖中可以看出，超速至3200r/min時(shí)出現(xiàn)油膜振蕩故障。但是在打閘降速初期，低頻幅值并不是立即減小，仍維持在500um左右。當(dāng)轉(zhuǎn)速降至2900r/min時(shí)，6號(hào)軸瓦振幅仍有300um。隨著轉(zhuǎn)速的持續(xù)下降，振動(dòng)才逐漸消失。一直到轉(zhuǎn)速降至2850r/min后，低頻振蕩才完全消失，振動(dòng)恢復(fù)到工頻振動(dòng)。油膜振蕩發(fā)生轉(zhuǎn)速和油膜振蕩消失轉(zhuǎn)速之間有較明顯的滯后現(xiàn)象。所有這些

26、表明機(jī)組發(fā)生了油膜振蕩。該機(jī)組油膜振蕩故障還有以下特點(diǎn)：對(duì)油溫比較敏感。機(jī)組投產(chǎn)初期，在3000r/min下，油溫為42時(shí)發(fā)生過(guò)3次油膜振蕩。油溫必須保持在45以上，機(jī)組才能維持運(yùn)行。機(jī)組小修后進(jìn)行過(guò)三次超越試驗(yàn)，油溫為42時(shí)超速至3023r/min就出現(xiàn)了低頻分量；油溫為43時(shí)超速至3285r/min時(shí)出現(xiàn)了低頻分量，繼續(xù)升速即發(fā)生油膜振蕩；油溫為48時(shí)要超速到3346r/min才會(huì)出現(xiàn)低頻分量，機(jī)組又一次在油溫43下啟動(dòng)，振動(dòng)情況良好,但是3000r/min下穩(wěn)定運(yùn)行8min后，因油溫降到40以下，隨后即發(fā)生了油膜振蕩。對(duì)軸承標(biāo)高變化比較敏感。在該機(jī)組上試驗(yàn)了標(biāo)高變化對(duì)油膜振蕩的影響。發(fā)現(xiàn)

27、當(dāng)6號(hào)軸承標(biāo)高比5號(hào)軸承標(biāo)高高0.5mm時(shí)，可以維持在3000r/min下運(yùn)行，但超速時(shí)仍可能產(chǎn)生油膜振蕩。當(dāng)6號(hào)軸承標(biāo)高比5號(hào)軸承標(biāo)高高0.19mm時(shí)，雖然能維持運(yùn)行，但在超速和帶負(fù)荷過(guò)程中仍出現(xiàn) 低頻分量。當(dāng)6號(hào)軸承標(biāo)高比5號(hào)軸承標(biāo)高低0.175時(shí)，機(jī)組因振動(dòng)過(guò)大不能運(yùn)行。 根據(jù)該機(jī)組振動(dòng)特點(diǎn)，制定了綜合治理消除油膜振蕩的三點(diǎn)措施：消除軸系及支撐系統(tǒng)上的缺陷。如對(duì)輪瓢偏、晃度過(guò)大、發(fā)電機(jī)緊力不足、低壓缸跑偏、軸承墊鐵接觸不均勻等，盡可能減小軸系上的擾動(dòng)因素。（1）軸系標(biāo)高調(diào)整。該汽輪發(fā)電機(jī)組3號(hào)5號(hào)軸承分別坐落在三個(gè)排氣缸上，軸承標(biāo)高受排氣缸溫度、真空等因素的影響較大。6號(hào)、7號(hào)軸承坐落在

28、發(fā)電機(jī)端蓋上，受氫壓影響，其標(biāo)高也會(huì)發(fā)生明顯變化。標(biāo)高變化會(huì)改變軸承合理的載荷分配，影響軸系穩(wěn)定性。根據(jù)實(shí)測(cè)和經(jīng)驗(yàn)，決定在冷凝器不充水、發(fā)電機(jī)不充氫的情況下，將發(fā)電機(jī)軸承抬高0.100.15mm（2）更換軸承。將3號(hào)7號(hào)軸瓦由三油楔軸承全部更換為橢圓 軸承，提高軸系穩(wěn)定性。原機(jī)組采用三油楔瓦時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性很差，不足以抵抗外界擾動(dòng)。計(jì)算表明，改瓦后，發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性和失穩(wěn)轉(zhuǎn)速可以大大提高。 （3） 該機(jī)組綜合治理后振動(dòng)良好。在油溫從47降到35過(guò)程中均未出現(xiàn)低頻分量和油膜振蕩，在油溫為43下進(jìn)行三次超速試驗(yàn)也沒(méi)有出現(xiàn)低頻分量，機(jī)組振動(dòng)恢復(fù)正常。5：油溫不當(dāng)造成的油膜振蕩 1997年11月，某

29、空壓站一臺(tái)空壓機(jī)開機(jī)時(shí)發(fā)生陣發(fā)性的強(qiáng)烈吼叫聲，最大值達(dá)17mm/s（正常運(yùn)行時(shí)僅有2mm/s），嚴(yán)重威脅著機(jī)組的安全運(yùn)行。對(duì)該機(jī)組的振動(dòng)進(jìn)行分析表明：正常時(shí)，機(jī)組振動(dòng)以轉(zhuǎn)子工頻為主，而機(jī)組吼叫時(shí)振動(dòng)頻譜上出現(xiàn)非常大的0.5X成分，工頻幅值增長(zhǎng)較小。綜合分析后，認(rèn)為：機(jī)組存在動(dòng)靜件摩擦的情況，故障原因是由于軸承膜失穩(wěn)造成的?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)技術(shù)人員根據(jù)這一結(jié)論，調(diào)整潤(rùn)滑油溫度，當(dāng)潤(rùn)滑油冷后溫度由30升至38后，機(jī)組強(qiáng)振消失，恢復(fù)了正常運(yùn)行。后來(lái)，為進(jìn)一步驗(yàn)證該結(jié)論，還多次調(diào)整潤(rùn)滑油溫度，以考察機(jī)組振動(dòng)的變化情況，結(jié)果表明，當(dāng)潤(rùn)滑油溫度在3538左右時(shí)，可顯著降低機(jī)組振動(dòng)，解決了該機(jī)組多年來(lái)運(yùn)行管理中的瓶頸問(wèn)題，避免了設(shè)備事故的發(fā)生。, 結(jié)論 電氣工業(yè)在現(xiàn)代化的