汽輪發(fā)電機(jī)組軸承振動(dòng)原因淺析

杜占國(guó)

摘?要：導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)軸承振動(dòng)的原因有很多，例如軸承本身結(jié)構(gòu)的問題，還有軸承與軸承之間的結(jié)構(gòu)不合理的問題，軸瓦的加工不良造成的問題，都可能導(dǎo)致振動(dòng)發(fā)聲，在振動(dòng)發(fā)生的過程中，可能會(huì)導(dǎo)致汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障，潤(rùn)滑油油脂和油溫發(fā)生異常，這都會(huì)影響軸承的工作。因此通過對(duì)潤(rùn)滑油工作狀態(tài)進(jìn)行改善，加強(qiáng)油膜震蕩抵抗力，是較好的對(duì)策。本文結(jié)合汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)軸承振動(dòng)大原因進(jìn)行分析，期望能夠在提高汽輪機(jī)工作質(zhì)量，降低汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作故障上起到參考作用。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)組;軸承振動(dòng);原因分析

某臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組存在發(fā)電機(jī)軸承軸向振動(dòng)大的問題，作為分析案例可以進(jìn)行深入探討。該機(jī)組在運(yùn)行之后，經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)電機(jī)的軸承軸向的振動(dòng)問題，振動(dòng)值在呈現(xiàn)上升狀態(tài)之后，測(cè)到的振動(dòng)值大幅度增大，這說明汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的軸承振動(dòng)已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重超標(biāo)的問題。經(jīng)過測(cè)量，軸承底座的軸向振動(dòng)值甚至達(dá)到了300um以上。通過對(duì)機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行振動(dòng)評(píng)價(jià)之后，發(fā)現(xiàn)了可靠性的重要指標(biāo)。在汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的狀態(tài)下，出現(xiàn)汽輪發(fā)電機(jī)組的相關(guān)故障，需要的安裝過程制造過程運(yùn)行維護(hù)過程等進(jìn)行詳細(xì)的檢查。因?yàn)檫@些環(huán)節(jié)相互之間是互相影響的，每個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生問題都會(huì)導(dǎo)致震源的產(chǎn)生，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)放大、疊加、共振。

一、軸承軸向振動(dòng)

（1）在進(jìn)行軸承的軸向振動(dòng)的檢查的時(shí)候，一般應(yīng)該進(jìn)行振動(dòng)幅值的檢測(cè)。振動(dòng)幅值在機(jī)組振動(dòng)過程中，出現(xiàn)的情況一般分為水平或者是垂直。軸向振動(dòng)過大，則在發(fā)電機(jī)組軸承出現(xiàn)了震動(dòng)的時(shí)候，通過對(duì)機(jī)組的軸承軸向振動(dòng)原因進(jìn)行分析，可以看到振動(dòng)產(chǎn)生的真實(shí)原因。

（2）機(jī)組發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲，表現(xiàn)在前后軸頸之間，此時(shí)軸向的距離會(huì)增長(zhǎng)，轉(zhuǎn)軸發(fā)生一定的靜撓度。發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，如果遇到轉(zhuǎn)紫銅，定子之間空氣不均勻，則要進(jìn)行周期性的電磁力，轉(zhuǎn)子放置在不均勻溫度場(chǎng)中，在熱力的作用下發(fā)生彎曲，軸頸產(chǎn)生偏向，引起了軸承跟軸頸的偏轉(zhuǎn)由轉(zhuǎn)子彎曲引起振動(dòng)偏大的同時(shí)，振動(dòng)的烈度同傳子溫度彎曲度可以呈現(xiàn)正比，導(dǎo)致了軸承底座的軸向振動(dòng)，最終傳遞給軸承座，發(fā)生了軸頸的偏轉(zhuǎn)。

（3）由于軸承座的不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致軸承底座與臺(tái)板的接觸不符合要求。軸振不可避免加劇軸承座的軸相振動(dòng)。如果軸承無法追隨軸型的偏轉(zhuǎn)，則可能使得接觸面積達(dá)不到75%以上，直接導(dǎo)致分布點(diǎn)不均勻。軸承軸向正中劇烈。由于軸承殼與軸瓦之間的距離偏大，增加了軸承座的軸向振動(dòng)幅度，在軸承無法跟隨軸徑偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的前提下，如果軸承緊力越大，則軸承的振動(dòng)就越大。但是在檢修的時(shí)候，由于軸承、軸瓦之間是相互獨(dú)立的，沒有依賴的聯(lián)合體作為參照，因此受到油膜的摩擦阻力影響，在摩擦阻力沒有真正發(fā)生做功的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生軸瓦表面的熱量。這些熱量被油流帶走，少部分傳遞給了軸承殼體。此時(shí)機(jī)組運(yùn)行的時(shí)候必然造成軸承升溫，進(jìn)而產(chǎn)生膨脹。通過膨脹量和溫度變化量的對(duì)比，可以看到最終的膨化數(shù)值。如果在常溫的空氣下軸承過盈量任意放大，此時(shí)墊片的壓力就會(huì)隨著摩擦力的增大而增大，隨軸頸發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致振動(dòng)出現(xiàn)增大，再加上軸承可對(duì)軸承本身沒有擰緊力，軸承座本身不穩(wěn)固，因此造成軸向振動(dòng)嚴(yán)重超標(biāo)是在所難免的。

二、由于通風(fēng)量不平衡和電磁力不平衡造成的震動(dòng)

在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子彎曲出現(xiàn)的時(shí)候，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了振動(dòng)，電磁力不平衡和通風(fēng)量不平衡，導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)傳子出現(xiàn)了軸向位移。

（1）傳統(tǒng)意義上空氣間隙不均勻，造成了電磁力不平衡。靜子線圈中電流通過，則正常運(yùn)行時(shí)，靜子沿軸向方向的對(duì)稱中心進(jìn)行了偏置。原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過程中，利用汽輪機(jī)中的磁極磁場(chǎng)，產(chǎn)生磁通量之后，在前半部分線圈和后半部分線圈感受的狀態(tài)下，磁場(chǎng)電磁力不相等，就會(huì)導(dǎo)致電磁力持續(xù)平衡。

（2）通風(fēng)量不平衡，使得面積大的一端風(fēng)壓低于面積小的一端風(fēng)壓。此時(shí)勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子兩頭風(fēng)葉，會(huì)隨著通風(fēng)量的不平衡，出現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)子。在負(fù)荷情況下干擾力不平衡，當(dāng)發(fā)電機(jī)停止后，靜子中心伴隨著通風(fēng)量的不平衡，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子偏置轉(zhuǎn)子和靜子在軸向上幾何中心存在偏差。發(fā)電機(jī)卸載后，電磁力出現(xiàn)了干擾力不平衡的狀態(tài)，由此產(chǎn)生軸向推力。

三、對(duì)于軸承軸向振動(dòng)進(jìn)行消除的方法

（1）可以調(diào)整電磁機(jī)和電機(jī)的磁力中心，不需要通過復(fù)雜的計(jì)算，就可以消除通風(fēng)量和電磁力不平衡的狀況。在調(diào)整過程中，要對(duì)轉(zhuǎn)子的軸向熱脹伸長(zhǎng)量等進(jìn)行合理的調(diào)配。轉(zhuǎn)子和靜子的磁力中心，經(jīng)過調(diào)配之后達(dá)到熱態(tài)重合，實(shí)現(xiàn)靜止和空載。

（2）探明螺栓松齒的原因，將螺帽的松弛程度和松弛速度進(jìn)行計(jì)算，得到應(yīng)力松弛和螺栓的疲勞狀態(tài)，做好記錄之后，重新研磨和刮擦軸承底座的臺(tái)板，確保軸承座和臺(tái)板接觸面積能夠達(dá)到75%以上，重新調(diào)整軸瓦和軸承之間的過盈量，確保外靜力在標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定的范圍內(nèi)能夠緊隨軸頸，實(shí)現(xiàn)外力的平衡，不再受軸瓦和軸頸的牽制。

四、結(jié)語

汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象是在所難免的，這往往是設(shè)備可能發(fā)生損壞，或者是這種機(jī)械出現(xiàn)故障的信號(hào)，為了保證汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)組的正常運(yùn)行，在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該進(jìn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求的設(shè)定，保證汽輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行之后，延長(zhǎng)使用壽命，保持機(jī)組運(yùn)行的可靠性。在振動(dòng)出現(xiàn)的初期做出準(zhǔn)確的分析，也是對(duì)這種進(jìn)行制止的有效措施。通過前期的振動(dòng)原因的分析，采取正確的方法，就能徹底的讓振動(dòng)加以消除。

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