油膜振荡

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形成原因

转子在失稳转速以前转动是平稳的,一旦达到失稳转速,随即会发生半速涡动。以后继续升速,涡动速度也随之增加并总是保持着约等于转速一半的比例关系,当继续升速达到第一临界转速时,半速涡动会被更剧烈的临界转速的共振所掩盖,越过第一临界转速后又重表现为半速涡动。当转速升高到两倍于第一临界转速时,由于半速涡动的涡动速度正好与转子的第一临界转速相重合,此时的半速涡动将被共振放大,从而表现为剧烈的振动,这就是油膜振荡。

现象

典型的油膜振荡现象发生在汽轮发电机组启动升速过程中,转子的第一阶段临界转速越低,其支持轴承在工作转速范围内发生油膜振荡的可能就愈大,油膜振荡的振幅比半速涡动要大得多,转子跳动非常剧烈,而且往往不是一个轴承和相邻轴承,而是整个机组的所有轴承都出现强烈振动,在机组附近还可以听到“咯咯”的撞击声,油膜振荡一旦发生,转子始终保持着等于临界转速的涡动速度,而不再随转速的升高而升高,这一现象称为油膜振荡的惯性效应。所以遇到油膜振荡发生时,不能像过临界转速那样,借提高转速冲过去的办法来消除。

特征

(1)强烈的油膜振荡一般在某一转速时开始,称这一转速为失稳转速。失稳转速通常在2倍一阶临界转速以上;

(2)油膜振荡的频率粗略地就等于相应转子的一阶临界转速的2倍;

(3)一旦转速到达失稳转速而发生了油膜振荡,则即使再升高转速也将在一个比较宽的范围内存在,而振荡频率保持不变;要把转速降低到失稳转速以下,振荡才会消失;

(4)油膜振荡的发生具有突发性,实际上在失稳转速以前,有时可能出现时隐时现的过程,但到失稳转速之后,振荡将突然增大;降低转速的过程,其振幅也会突然减小,振荡将突然消失;

(5)转速升高得比较快时,油膜振荡会滞后出现;降低转速时,油膜振荡也会滞后消失;

(6)油膜振荡时,转子涡动的方向与转子转动的方向相同。

上述只是油膜振荡的最一般特征,并不能包括油膜振荡中所有的复杂现象。除了频率不变之外,另外还有接近1/2转速的油膜振荡;转速升高,涡动频率也随着升高,但两者之比维持在1/2;这类振荡大多数在2倍临界转速以前或对于刚性转子的情况下发生,其振幅较小。

解决方案

为了防止和消除油膜振荡,可以采取以下几项措施:

(1)增加轴承比压。增加轴承比压就是增加在轴瓦单位垂直投影面积上的轴承载荷,从而提高轴承工作的稳定性。增加轴承比压最方便的办法是调整联轴器中心。

(2)降低润滑油的黏度。润滑油的黏度越大,油分子间的凝聚力也越大,轴颈旋转时所带动的油分子也越多,油膜厚度就越大,稳定性也越差。所以降低润滑油的黏度对油膜的稳定性是有利的。最简单易行的办法是提高轴瓦进油温度。

(3)减小轴瓦顶部间隙,扩大两侧间隙,就是增加轴承的椭圆度。

(4)增大上瓦的乌金宽度,以便形成油膜,增加轴瓦稳定性。

(5)换用稳定性好的轴瓦,如使用可倾瓦,每个瓦块只形成收敛油楔,因而不会产生失稳分力。

(6)充分平衡同相的不平衡分量。因为发生油膜振荡时,转轴在轴瓦内呈弓状涡动,两端轴承振动的相位相同,若将转轴原有不平衡同相分量尽量减少,即可大大降低第一临界转速下的共振放大能力,使油膜振荡的振幅减小。

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