汽輪機油膜振蕩影響因素分析及措施研究

摘要：

所謂油膜振蕩是指旋轉軸受到滑動軸承中的油膜作用，所產生旋轉軸的自激振蕩，能夠產生和旋轉軸在達到臨界的轉速時相同的振幅，或者使之變得更加激烈。油膜振蕩是中小型汽輪機組在運行過程中常遇見的機械故障之一，中小型汽輪機組，安全的運行受到油膜振蕩的影響。影響中小型汽輪機組產生油膜振蕩的因素有很多，主要有軸系結構的設計、軸承負載、潤滑油粘度以及軸瓦間隙等，針對產生油膜振蕩的這些因素要制定相應的措施，防止油膜振蕩的產生，使中小型汽輪機組安全的運行。

油膜振蕩是中小型汽輪機組的發(fā)電組經常出現(xiàn)的故障，油膜振蕩對機組的危害非常大。我國的中小型汽輪機的發(fā)電機組的容量不斷增大，中小型汽輪機組的軸頸不斷增大，導致中小型汽輪機組的整個軸系系統(tǒng)中的不穩(wěn)定區(qū)域變大，非常容易產生油膜振蕩現(xiàn)象。中小型汽輪機組轉子的長度也不斷增大，使轉子的臨界轉速降低，現(xiàn)在機組一般工作在一階臨界轉速，還有的甚至工作在二階臨界轉速之上，這些也非常容易導致油膜振蕩產生。中小型汽輪機組發(fā)生油膜振蕩后會對汽輪的機組產生動靜部件的摩擦、轉子熱彎曲以及瓦片碎裂等故障的產生，要不斷找到消除中小型汽輪機組油膜振蕩的方法是非常重要的一項任務。本篇文章主要是通過對中小型汽輪機組產生油膜振蕩的因素進行系統(tǒng)詳細的分析，就消除中小型汽輪機組的油膜振蕩給予相關的建議。

1.產生汽輪機油膜振蕩的影響因素

1.1潤滑油黏度。潤滑油的黏度是導致中小型汽輪機組產生的影響因素。油度、油溫以及油的型號都會影響潤滑油的黏度，隨著潤滑油粘度度的升高，軸瓦的穩(wěn)定性不斷降低。油中含水和劣化影響油的質量，目前32號的汽輪油黏度最小，油溫越高，最小油膜厚度變小，軸承也就不容易產生油膜振蕩。

1.2軸瓦間隙。軸瓦間隙對軸承的穩(wěn)定性產生影響，其中影響最大的就是軸承的最小間隙，穩(wěn)定工作的最小依據就是最小間隙，它越小軸承也就越穩(wěn)定。

1.3軸系結構設計。軸系的結構影響轉軸剛度，即影響臨界轉速、載荷分布、撓曲程度等。轉軸在運行中偏心率的大小對臨界轉速有很大影響，同時也會影響到轉軸的工作性能。設計好軸系結構，能夠大大減少中小型汽輪機組油膜振蕩的產生，使中小型汽輪機安全的運行。

1.4軸承負載。中小型汽輪機組組發(fā)電機的安裝，是根據廠家提供的撓曲度曲線及其規(guī)范，在轉子不旋轉的情況下不斷調整軸承的中心位置來找正。在實際運行中，受到機組發(fā)生熱變形、轉子浮起、地基和真空度不均勻這些因素的影響，在熱態(tài)情況下，機組軸承的負荷將發(fā)生變化，會導致個別軸承出現(xiàn)過載、升溫過高、燒瓦以及油膜振蕩或其他不正常的振蕩。

1.5其他因素的影響

根據有關文獻和一些相關實驗證明，軸承緊力、支撐座以及剛度等都對軸度的穩(wěn)定性產生一定的影響，進而會導致油膜振蕩的產生。

2.汽輪機油膜振蕩的處理措施

2.1提高潤滑油的進油溫度，減少黏油度

一般將潤滑油的僅有溫度提高到42-48度，可以減小最小油膜的厚度。使偏心率增大，這樣就不易產生油膜振蕩。要減少油粘度，來減少λ值。

2.2開啟頂軸油泵，采用靜壓和動壓混合方式運行。在中小型汽輪機組上，開啟頂軸的油泵，利用動壓和靜壓混合方式運行，這樣可以提高軸承/油膜的徑向剛度。這種措施對中小型汽輪機組發(fā)生油膜振蕩時是非常有效的措施，只要頂軸油泵一開啟，油膜振蕩就會立刻消除。

2.3改變軸承間隙。在軸瓦的穩(wěn)定性計算中，軸瓦半徑間隙越大，穩(wěn)定也就越高。但是結合實際經驗，并非是間隙越大，穩(wěn)定性也就越好。橢圓瓦和三油楔瓦頂隙可以減少到軸頸直徑的1‰-1.3‰，對于圓筒形瓦可將其頂隙減少到軸頸直徑的1.2‰-1.5‰。我們可以看一個有關中小型汽輪機組油膜振蕩實驗的一個實例如下：型號：NK40/45/20，在暖機約30分鐘后將機組升速至最大連續(xù)轉速10206rpm，升速至約9000rpm時，振動四點均出現(xiàn)半倍頻，3-10um，轉速至最大連續(xù)轉速時，四點振動分別為21、39、17、38um（要求≤25um），其中半倍頻分別為5、10、5、8um，一倍頻分別為5、8、6、6um（此時各軸瓦潤滑油壓力分別為：推力0.04MPa、前徑向0.15MPa、后徑向0.15MPa），且在此轉速下，進油溫度為52℃時，后徑向軸瓦溫度最高為99.6℃（要求≤100℃），停機。這時可以對軸承間隙做如下調整：將前徑向軸承壓環(huán)與軸承之間增加0.1mm向軸承壓環(huán)與后軸承之間緊力增加0.15mm，同時將后徑向軸瓦（可傾瓦）下面兩塊的進油與出油側油隙面磨掉一些，增加緊力前，前軸瓦間隙0.37mm，后軸承0.48mm（要求前為0.24-0.363mm，后為0.24-0.384mm），增加緊力后，實測前軸承間隙0.27mm，后0.33mm。這樣就可以消除中小型汽輪機組的油膜振蕩現(xiàn)象。

2.4換用穩(wěn)定性好的軸瓦

實踐證明，橢圓瓦的穩(wěn)定效果最好，所以在軸瓦發(fā)生自激振蕩時，首先可以考慮的是將圓筒形改成橢圓形。這樣對減少中小型汽輪機組的油膜振蕩非常有效。

3.結束語。油膜振蕩對中小型汽輪機組的設備產生非常大的危害，我們在實際運行和檢修中小型汽輪機組的機組過程中要特別認真對待這個問題。在中小型汽輪機組發(fā)生油膜振蕩時，我們應該根據所產生的現(xiàn)象，采取有效的措施，保證機組能夠安全有效的進行。在消除中小型汽輪機組的油膜振蕩時，不能只是局限于相關參數(shù)的影響，還應該從軸頸擾動以及軸瓦穩(wěn)定性的方面思考，這樣才能夠更好的解決小型汽輪機中小型汽輪機組的油膜振蕩問題。