滑動軸承穩(wěn)定性的研究與實際應(yīng)用_第1頁
滑動軸承穩(wěn)定性的研究與實際應(yīng)用_第2頁
滑動軸承穩(wěn)定性的研究與實際應(yīng)用_第3頁
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1、滑動軸承穩(wěn)定性的研究與實際應(yīng)用張 劍 尹 峰(山東鋼鐵集團萊蕪分公司,山東,萊蕪,271104)摘要:滑動軸承故障是透平機組運行過程中的主要故障,本文章主要通過對滑動軸承的原理、結(jié)構(gòu)進行分析,進一步對其穩(wěn)定性進行研究,介紹了油膜振蕩產(chǎn)生的原因,分析了油膜振蕩故障的機理,總結(jié)了油膜振蕩故障特征,提出了解決油膜振蕩問題的對策,并成功實際故障處理中應(yīng)用。關(guān)鍵詞:透平機組;油膜振蕩;分析與處理0 引言 滑動軸承的油膜渦動、油膜振蕩是透平機械(包括:汽輪發(fā)電機、汽輪鼓風機、TRT煤氣余壓發(fā)電機等)常見故障,對機組的危害很大。隨著高速轉(zhuǎn)動設(shè)備的不斷發(fā)展應(yīng)用,機組容量的增大,使得轉(zhuǎn)子軸頸增大、長度增長,造成

2、軸系中不穩(wěn)定區(qū)擴大,轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速降低,因而容易發(fā)生油膜振蕩。大多數(shù)的透平設(shè)備往往工作在一階臨界轉(zhuǎn)速甚至二階臨界轉(zhuǎn)速上,容易出現(xiàn)油膜振蕩問題。油膜振蕩出現(xiàn)后,機組在運行過程中將極易產(chǎn)生動靜部件摩擦、轉(zhuǎn)子熱彎曲、瓦面碎裂等其它故障。1 滑動軸承原理及常見故障1.1滑動軸承,在透平機械多采用動壓潤滑的形式。動壓潤滑的軸承就是利用油的粘性和軸頸的高速旋轉(zhuǎn),把潤滑油帶進軸承的楔形空間建立起壓力油膜,使軸頸與軸承完全被油膜隔開的一種結(jié)構(gòu)形式。1.2滑動軸承常見故障有油膜渦動、油膜振蕩。2、常用滑動軸承結(jié)構(gòu)現(xiàn)隨著技術(shù)的發(fā)展,滑動軸承結(jié)構(gòu)形式也不斷的改進提高,從單油楔的圓筒瓦(軸套)、發(fā)展到兩油楔的橢圓瓦、再

3、到四油楔甚至多油楔結(jié)構(gòu),穩(wěn)定性、可靠性越來越高。而在工程應(yīng)用中,還是以上下對開式的橢圓瓦為主,應(yīng)用時間最長,領(lǐng)域最廣。圓筒瓦、橢圓瓦存在一個最大的問題就是容易受各種因素的影響發(fā)生油膜渦動、油膜振蕩的問題、穩(wěn)定性較差。其中需注意的一點軸與軸瓦在運轉(zhuǎn)中是趨向于同心的,但永遠達不到同心。如同心楔形空間就消失了,無法形成壓力差,浮力減小軸下沉,楔形空間再次形成,油壓升高軸又被抬起。所以保證合適的偏心距是讓動壓滑動軸承穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。3、滑動軸承故障分析滑動軸承的故障的發(fā)生開始表現(xiàn)為油膜渦動,這是轉(zhuǎn)子中心繞軸承中心轉(zhuǎn)動的亞同步現(xiàn)象,其回轉(zhuǎn)頻率即振動頻率約為轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率的一半,所以常稱為半速渦動。隨著轉(zhuǎn)子

4、轉(zhuǎn)速的提高,油膜渦動的頻率也提高,兩者保持一個近乎不變的恒定比例,即約為0.5。當轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)頻率約為該轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時,隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高,渦動頻率將保持不變,而且等于該轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速。這時油膜渦動變?yōu)橛湍ふ袷?。油膜振蕩時油膜可能不再具有支承能力,引起過大的振動。振蕩轉(zhuǎn)速實際將“鎖定”在轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速,這是一種可導致災難性破壞的不穩(wěn)定的振動。3.1從動壓潤滑的形成必須條件來分析油膜振蕩產(chǎn)生的原因,動壓潤滑的形成條件:a軸頸和軸承配合面應(yīng)有合理的間隙,以形成楔形空間。b軸頸應(yīng)保持一定的線速度,以建立足夠的油楔壓力(壓力差)。c軸頸、軸承應(yīng)有精確的幾何形狀和較小的表面粗糙度。d多支承的軸承,

5、應(yīng)保證各支承孔的同軸度。e潤滑油的粘度要適當,供油量要充足。3.2根據(jù)油膜渦動形成的機理,可以得出這樣的結(jié)論:凡是有利于增大軸承偏心率,提高軸承一階臨界轉(zhuǎn)速,以及提高失穩(wěn)轉(zhuǎn)速的措施,均有利于防止油膜振蕩。常見的消除油膜振蕩的方法:加大比壓、減少長徑比、降低潤滑油的粘度、減小頂部間隙、增大上瓦鎢金寬度、括大軸瓦兩側(cè)間隙、換用穩(wěn)定性較好的軸瓦3.3根據(jù)實際用情況,消除油膜振蕩的主要方法就是如何提高軸頸在軸瓦內(nèi)的偏心率。由于透平機械是定速的,在設(shè)計制造已考慮避開油膜共振區(qū),選用抗振性能好的軸承結(jié)構(gòu)形式,采用高的軸頸、軸承幾何精確,這對于使用方在現(xiàn)場是很難再進行改變了,同時軸頸線速度也就是穩(wěn)定不能改變

6、的了。所以現(xiàn)場能掌控的是軸承間隙、潤滑油的粘度、多支承的同軸度。4、應(yīng)用案例2012年8月份,燃氣車間在對1#TRT發(fā)電機組進行設(shè)備狀態(tài)檢測時發(fā)現(xiàn)3#軸瓦水平振動偏高達到56m,通過設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)中波形頻譜圖分析發(fā)現(xiàn),波形在頻率為25Hz時振動為48.6m,消波現(xiàn)象明顯(如下圖所示),為油膜渦動引起。(圖一)(圖二)4.1故障分析經(jīng)過分析初步確定引起油膜渦動的原因主要為以下兩點:油溫過低,造成軸瓦油膜形成。軸瓦間隙過大,造成穩(wěn)定性降低。針對上述分析結(jié)果,利用9月27日定修機會,對3#軸瓦檢查發(fā)現(xiàn)軸瓦間隙為0.39mm,而軸瓦間隙標準應(yīng)該在0.24mm至0.354mm之間,通過該數(shù)據(jù)分析造成3#軸瓦振動過大原因確為軸瓦間隙過大造成。4.2故障處理措施減小軸瓦間隙,將3#軸瓦間隙調(diào)整為0.28mm。調(diào)整好合適的軸承緊力,將球面緊力控制在0.03mm。調(diào)整工藝參數(shù),提高運行時的潤滑油溫,降低油膜厚度,將油溫由原來的35提高到43左右。4.3處理效果驗證通過設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷系統(tǒng)中波形頻譜圖分析發(fā)現(xiàn),25Hz半頻成分消除(如下圖所示),3#軸瓦振動由原來的56um降到27um,設(shè)備運行狀況良好。(圖三)(圖四)5、結(jié)語通過對滑動軸承的結(jié)構(gòu)及原理研究,運用設(shè)備狀態(tài)檢測與故障診斷手段,

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