【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，并伴隨有一些 2X和 3X分量，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)少量更高的諧波分量。 油膜渦動(dòng)是普通潤(rùn)滑軸承發(fā)生次同步不穩(wěn)定振動(dòng)問(wèn)題的主要原因。油膜渦動(dòng)是油膜力激發(fā)的振動(dòng)，正常運(yùn)行條件的改變（如傾角和偏心率）引起油楔 “ 推動(dòng) ” 轉(zhuǎn)軸在軸承中運(yùn)動(dòng)，因而在旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生的不穩(wěn)定力使轉(zhuǎn)子發(fā)生渦動(dòng)。如果系統(tǒng)內(nèi)存在足夠大的阻尼，則轉(zhuǎn)軸回到其正常位置 ，變得 運(yùn)行 穩(wěn)定 。 否則轉(zhuǎn)子將繼續(xù)渦動(dòng)，出現(xiàn)較大的不穩(wěn)定振動(dòng)。 油膜不穩(wěn)定渦動(dòng)一般是由于過(guò)大的軸承磨損或間隙，不合適的軸承設(shè)計(jì)，潤(rùn)滑油參數(shù)的改變等因素引起的。 根據(jù)振動(dòng)頻譜很容易識(shí)別油膜渦動(dòng)不穩(wěn)定，其出現(xiàn)時(shí)的振動(dòng)頻率為同步振動(dòng)頻率的 40％～ 48％，接近轉(zhuǎn)速頻率的一半，也常稱為油膜半速渦動(dòng)。 當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)油膜渦動(dòng)不穩(wěn)定，而且油膜渦動(dòng)頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)就會(huì)發(fā)生油膜振蕩。油膜振蕩只有在機(jī)器運(yùn)行轉(zhuǎn)速大于二倍轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速情況下才可能發(fā)生。當(dāng)轉(zhuǎn)速升至二倍臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，渦動(dòng)頻率非常接近轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速產(chǎn)生共振而引起很大的振動(dòng)以致油膜失去支撐作用。通常一旦發(fā)生油膜振蕩，無(wú)論轉(zhuǎn)速繼續(xù)升至多少，渦動(dòng)頻率將總保持為轉(zhuǎn)子一階臨 界轉(zhuǎn)速頻率。 消除軸瓦自激振動(dòng)通常采用以下幾種方法： ⑴減小軸瓦頂部間隙，可加大上瓦的油膜力，使軸頸上浮高度降低。 ⑵增加上瓦烏金寬度，同樣可提高軸瓦的穩(wěn)定性。加上上瓦的油膜力，提高軸瓦偏心率。 ⑶刮大軸瓦兩側(cè)間隙，可防止頂隙減小后軸瓦內(nèi)油流量受到影響使烏金溫度升高。 ⑷減小軸瓦長(zhǎng)徑比或降低油的粘度或調(diào)整軸承座標(biāo)高等。 1高壓轉(zhuǎn)子的不穩(wěn)定振動(dòng) 由于軸承在設(shè)計(jì)上存在不穩(wěn)定因素，或由于整個(gè)系統(tǒng)的阻尼不足以抑制蒸汽流經(jīng)汽封間隙所產(chǎn)生的擾動(dòng)力，汽輪發(fā)電機(jī)組就有可能發(fā)生次同步共振。前者為油膜渦動(dòng)或油膜振蕩，后者為蒸汽振蕩。 在發(fā)生蒸汽振蕩時(shí)，有時(shí)改變軸承設(shè)計(jì)是沒(méi)有用的，只有改進(jìn)汽封通流部分的設(shè)計(jì)或調(diào)整安裝間隙才能解決問(wèn)題。 蒸汽激振產(chǎn)生的原因通常有 兩種 。一是由于調(diào)節(jié)閥開啟順序的原因高壓蒸汽產(chǎn)生了一個(gè)向上抬起轉(zhuǎn)子的力 ,從而減少了軸承比壓 ,易使軸承失穩(wěn)。二是由于葉頂徑向間隙不均勻 ,產(chǎn)生切向分力 ,以及端部軸封因徑向間隙的不同而產(chǎn)生的壓力渦動(dòng) ,使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生自激振動(dòng)。蒸汽激振一般發(fā)生在大功率汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子上 ,當(dāng)發(fā)生蒸汽振蕩時(shí)，振動(dòng)的主要特點(diǎn)是振動(dòng)敏感于負(fù)荷，且振動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速頻率相符合。但在絕大多數(shù)情況下（蒸汽激振不 太嚴(yán)重）振動(dòng)頻率以半頻分量為主。 1拍振 拍振是振動(dòng)頻率相近的兩種振動(dòng)的疊加。因其固有的低頻特性，拍振頻率在一般正常的頻率測(cè)量范圍很難測(cè)出，但如果將頻譜細(xì)化，則可以明顯觀察到兩個(gè)頻率非常接近的頻譜峰值，這兩個(gè)頻率差就是拍振的頻率。 拍振發(fā)生后的最大振動(dòng)出現(xiàn)在兩種頻率的振動(dòng)波形同相時(shí)，而最小振動(dòng)則出現(xiàn)在兩種頻率的振動(dòng)波形反相時(shí)。拍振發(fā)生時(shí)能感覺(jué)到時(shí)起時(shí)伏的沖擊噪聲。 拍振一般發(fā)生在兩個(gè)或兩個(gè)以上的振動(dòng)源振動(dòng)頻率相互接近時(shí)，如安裝在同一個(gè)基礎(chǔ)上且運(yùn)行轉(zhuǎn)速幾乎相同的兩臺(tái)風(fēng)機(jī)（ 900RPM和 920RPM）可能發(fā)生 20RPM頻率的拍振。拍振也經(jīng)常發(fā)生在存在電氣問(wèn)題的電動(dòng)機(jī)中，此時(shí) 2X電氣線頻率（ 6000CPM）振動(dòng)可能較大，且其頻率非常接近運(yùn)行轉(zhuǎn)速諧波頻率 。 例如，一臺(tái)運(yùn)行轉(zhuǎn)速為 2990RPM的兩極電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生 5980CPM的振動(dòng)諧波分量，其與 6000CPM的電氣頻率源僅相差 20CPM。 13 大型機(jī)組的振動(dòng)特點(diǎn) 隨著機(jī)組容量和蒸汽參數(shù)的不斷增大，機(jī)組振動(dòng)呈現(xiàn)下列特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度增加，臨界轉(zhuǎn)速下降，降低軸系穩(wěn)定性； 軸頸尺寸增大，加大軸瓦寬度，降低軸承比壓，穩(wěn)定性下降； 機(jī)組容量增大和蒸汽參數(shù)提高，增加高壓轉(zhuǎn)子的汽流激振力，高壓轉(zhuǎn)子發(fā)生蒸汽激振的可能性增大； 轉(zhuǎn)子個(gè)數(shù)增加，軸系臨界轉(zhuǎn)速分布復(fù)雜，對(duì)機(jī)組運(yùn)行提出更高的要求； 轉(zhuǎn)子個(gè)數(shù)增加，轉(zhuǎn)子間相互影響增大，使不平衡位置的確定和軸系動(dòng)平衡工作更加復(fù)雜； 采用新型汽封，間隙減小，提高汽機(jī)效率，但增大轉(zhuǎn)子碰磨的概率； 發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，可能出現(xiàn)不確定的振動(dòng)現(xiàn)象； 轉(zhuǎn)子單支承結(jié)構(gòu)的采用，相鄰轉(zhuǎn)子振動(dòng)特性相互耦合，振動(dòng)問(wèn)題分析更加困難； 大機(jī)組柔性基礎(chǔ)的應(yīng)用，增加了軸系振動(dòng)的復(fù)雜性，對(duì)振動(dòng)問(wèn)題的分析帶來(lái)一定的困難； 不平衡狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子振動(dòng)呈非線性振動(dòng)特性，其分析需要進(jìn)行較為復(fù)雜的振動(dòng)瞬態(tài)響應(yīng)計(jì)算； 大型電源點(diǎn)向獨(dú)立電網(wǎng)送電，輸電線路的增容，可能使機(jī)組軸系發(fā)生次同步諧振，電力系統(tǒng)的擾動(dòng)與軸系機(jī)械系統(tǒng)耦合會(huì)導(dǎo)致軸系扭振。 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的來(lái)源及主要原因 故障來(lái)源 主 要 原 因 設(shè)計(jì) 制造 設(shè)計(jì)不當(dāng)，動(dòng)態(tài)性能不良，運(yùn)行時(shí)發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)或自激振動(dòng) 結(jié)構(gòu)不合理，存在應(yīng)力集中 工作轉(zhuǎn)速接近或落入臨界轉(zhuǎn)速區(qū) 運(yùn)行點(diǎn)接近或落入運(yùn)行非穩(wěn)定區(qū) 零部件加工制造精度不佳 零部件材質(zhì)不良，強(qiáng)度不足，存在制造缺陷 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不符合技術(shù)要求 故障來(lái)源 主 要 原 因 安裝 維修 設(shè)備安裝不當(dāng)，零部件安裝錯(cuò)誤，預(yù)符合大 軸系對(duì)中不良（對(duì)軸系熱態(tài)對(duì)中考慮不足） 機(jī)械幾何參數(shù)（配合間隙、過(guò)盈量等）調(diào)整不當(dāng) 管道壓力傳遞至設(shè)備，改變了轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)態(tài)特性和安裝精度 轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期放置不當(dāng)、造成彎曲，破壞了動(dòng)平衡精度 安裝或搶修破壞了設(shè)備原有配合或精度 故障來(lái)源 主 要 原 因 運(yùn)行操作 設(shè)備在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下運(yùn)行（如超速、符合不當(dāng)） 潤(rùn)滑或冷卻不良 轉(zhuǎn)動(dòng)部件損壞或結(jié)垢 工藝參數(shù)不當(dāng)（如介質(zhì)溫度、壓力、流量等），造成工況失穩(wěn) 啟?；蛏地?fù)荷過(guò)程操作不當(dāng)，暖機(jī)不足，熱膨脹不均勻或在臨界區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 故障來(lái)源 主 要 原 因 工況劣化 長(zhǎng)期運(yùn)行，轉(zhuǎn)子撓度增大 轉(zhuǎn)動(dòng)部件損壞、松動(dòng)、磨損 配合面受力劣化，產(chǎn)生過(guò)盈不足或松動(dòng)，配合狀態(tài)改變 基礎(chǔ)沉降不均勻，機(jī)殼變形 四 、旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)故障的處理方法 旋轉(zhuǎn)機(jī)械，尤其是汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的振動(dòng)問(wèn)題往往涉及許多復(fù)雜因素，它不僅與機(jī)械方面有關(guān)，而且和汽缸膨脹、蒸汽流動(dòng)等熱方面以及發(fā)電機(jī)電氣參數(shù)等電方面諸多因素有關(guān)。因此，在正確分析判斷出振動(dòng)故障原因后，就需要對(duì)具體的振動(dòng)故障原因采用切實(shí)可行的方法進(jìn)行處理。盡管旋轉(zhuǎn)機(jī)械及其有關(guān)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)故障原因各異，但原則上可采用三種處理方法，即減小激振力、調(diào)頻和隔振以及增大阻尼。 減小激振力是指降低激振力的大小，通常采取的方法有軸系動(dòng)平衡、調(diào)整聯(lián)軸器對(duì)中狀態(tài)、永久彎曲轉(zhuǎn)子的直軸、消除轉(zhuǎn)子因熱彎曲造成的轉(zhuǎn)子不平衡等。一般情況下該方法解決 振動(dòng)問(wèn)題十分有效，但有時(shí)它對(duì)某些振動(dòng)問(wèn)題無(wú)能為力。 調(diào)頻即是改變振動(dòng)系統(tǒng)的剛度或質(zhì)量。當(dāng)系統(tǒng)的剛度或質(zhì)量改變時(shí)，振動(dòng)特性一般會(huì)發(fā)生變化，但應(yīng)注意有時(shí)可能達(dá)不到預(yù)期的效果。例如增大某一平板的厚度可增大其剛度，但同時(shí)亦會(huì)增大其質(zhì)量。由于系統(tǒng)固有頻率與剛度和質(zhì)量都有關(guān)，故增大平板厚度可能對(duì)系統(tǒng)固有頻率沒(méi)有產(chǎn)生多大的影響。 當(dāng)需采用調(diào)整一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來(lái)改變系統(tǒng)固有頻率時(shí)，應(yīng)對(duì)其效果進(jìn)行預(yù)先評(píng)估。調(diào)頻后的隔振亦是通常采用的消振方法，實(shí)際上隔振是將振動(dòng)能量重新安排而非消耗（增大阻尼）。通過(guò)增加結(jié)構(gòu)的動(dòng)剛度，可以降低結(jié)構(gòu)的振動(dòng)幅值。 由于在共振頻率下阻尼對(duì)振動(dòng)能量消耗的影響最大，因而在各種系統(tǒng)中廣泛采用阻尼來(lái)減小激振力產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)。通常在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中主要應(yīng)用流體油膜軸承來(lái)提供阻尼，密封瓦和汽封也能提供一定的阻尼。軸承種類對(duì)提供的阻尼大小有很大的影響，如可傾瓦軸承阻尼特性較佳，另外在一些高速轉(zhuǎn)子（如航空發(fā)動(dòng)機(jī)）采用擠壓油膜阻尼器來(lái)增大系統(tǒng)阻尼。 旋轉(zhuǎn)機(jī)械各種故障類型及處理方法 臨界轉(zhuǎn)速 改變軸承剛度和阻尼；改變聯(lián)軸器尺寸和類型 ；改變機(jī)器的運(yùn)行轉(zhuǎn)速 共振 改變結(jié)構(gòu)剛度 ；改變結(jié)構(gòu)質(zhì)量 ；增大系統(tǒng)阻尼 ；改變激振力頻率 油膜渦動(dòng) 改變油溫 ；增大軸承負(fù)載 ；改變軸承幾何尺寸或類型 ； 自激振動(dòng) 消除摩擦 ；改變軸承特性 ；減小構(gòu)件材料的內(nèi)阻 ；改進(jìn)汽封通流部分設(shè)計(jì) 質(zhì)量不平衡 根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行單、雙及多平面動(dòng)平衡 ；改變臨界轉(zhuǎn)速以降低不平衡靈敏度 彎曲 更換轉(zhuǎn)子 ；局部平整或直軸 ；動(dòng)平衡 汽缸變形或共振 調(diào)整螺栓和應(yīng)用墊片 ；增大質(zhì)量或剛度以消除共振 不對(duì)中 熱態(tài)及冷態(tài)對(duì)中 ；改變聯(lián)軸器型式以降低對(duì)中靈敏度 基礎(chǔ)變形、松動(dòng)或共振 應(yīng)用墊片以消除變形 ；在基礎(chǔ)上增澆混凝土以增大質(zhì)量 ；增加鋼支撐架以增大剛度 管道變形及共振 檢查管道支撐、隔振物及連接物 ；檢查壓力脈沖狀況 部件松動(dòng) 重新固定零部件 聯(lián)軸器、密封、軸承、轉(zhuǎn)軸的磨擦 采用適當(dāng)運(yùn)行方式、磨合、放大間隙 第六章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械 振動(dòng)故障診斷及處理實(shí)例 一、 300MW機(jī)組汽輪機(jī) 振動(dòng) 1 設(shè)備 介紹 某廠配有 上海汽輪機(jī)廠引進(jìn)美國(guó)西屋公司技術(shù)生產(chǎn)的 300MW亞臨界、中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽凝汽式汽輪機(jī)，汽機(jī)型號(hào)為 : N300。該機(jī)組軸系設(shè)有 7只徑向支撐軸瓦，軸系結(jié)構(gòu)布置如下圖所示。 2 振動(dòng)分析 1機(jī)組在基建整套啟動(dòng)階段，出現(xiàn)了 7瓦振動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。為此對(duì)機(jī)組振動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)： 1)密封油溫對(duì)振動(dòng)影響 維持機(jī)組有功 200MW，調(diào)整密封油溫空 /氫側(cè)油溫分別為 50、 5 5 4 4 46186。C，每一溫度穩(wěn)定 3h左右，觀察振動(dòng)變化趨勢(shì)。 試驗(yàn)結(jié)果： a) 7瓦振動(dòng)隨密封油溫的升高而下降，油溫越高，振動(dòng)越??； b)當(dāng)油溫超過(guò) 50186。C時(shí)，油溫對(duì)振動(dòng)的影響已減弱； c)7瓦振動(dòng)對(duì)油溫的敏感程度強(qiáng)于 6瓦，當(dāng)油溫從55186。C降至 43186。C時(shí)， 7瓦振動(dòng)從 37升到 82um，而 6瓦從 89升到 104um； 振動(dòng)以基頻為主，但倍頻、三、四次諧波也明顯可見。 結(jié)論：密封瓦存在一定的摩擦。 2)發(fā)電機(jī)無(wú)功對(duì)振動(dòng)影響 取發(fā)電機(jī)密封油溫 48186。C、穩(wěn)定有功 200MW及其它參數(shù)，取無(wú)功 80MVar、 153MVar,試驗(yàn)穩(wěn)定 2小時(shí)以上，觀察振動(dòng)變化趨勢(shì)。 試驗(yàn)結(jié)果： a) 7瓦振動(dòng)與發(fā)電機(jī)無(wú)功有密切關(guān)系。無(wú)功越大、振動(dòng)越大； b)振動(dòng)變化滯后于無(wú)功變化； c)振動(dòng)以基頻為主； 結(jié)論：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在一定的熱彎曲。 3)三支撐結(jié)構(gòu)及勵(lì)磁機(jī)晃度對(duì) 7瓦的影響 三支承結(jié)構(gòu)原因，一旦勵(lì)磁機(jī) 7瓦處晃度較大、7瓦負(fù)載偏輕時(shí)， 6瓦、尤其是 7瓦振動(dòng)就會(huì)超標(biāo)。有些是檢修時(shí)原始晃度就偏大，但許多情況是在機(jī)組運(yùn)行中，發(fā) 勵(lì)聯(lián)軸器連接狀態(tài)發(fā)生變化，使得 7瓦振動(dòng)出現(xiàn)爬升現(xiàn)象。停機(jī)檢查晃度明顯增大。這往往是發(fā) 勵(lì)連接螺栓緊力不足引起 3 處理措施 a)適當(dāng)提高密封油溫度運(yùn)行，維持密封油溫在 45—48186。C運(yùn)行 。 b)調(diào)整勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子晃度。停機(jī)實(shí)測(cè)勵(lì)磁機(jī)晃度為250um，明顯偏大，調(diào)整晃度至 30um； c)考慮發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子存在熱變形，結(jié)合空載數(shù)據(jù)，在勵(lì)磁機(jī)整流環(huán)上加重 103g。 處理后機(jī)組振動(dòng)如下（ μm ）： 工況 1 2 3 4 5 6 7 3000r/min 27 43 29 41 56 38 47 300MW 37 42 54 44 50 69 37 二 、 600MW機(jī)組汽輪機(jī) 振動(dòng) 1 設(shè)備 介紹 某發(fā)電廠 1?4號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組是哈爾濱汽輪機(jī)廠和日本三菱公司聯(lián)合設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的 N600、一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽凝汽式汽輪機(jī)組。該機(jī)組軸系設(shè)有 9只徑向支撐軸瓦。 2