汽輪發電機組軸承振動原因淺析

杜占國

摘?要：導致汽輪發電機組出現軸承振動的原因有很多，例如軸承本身結構的問題，還有軸承與軸承之間的結構不合理的問題，軸瓦的加工不良造成的問題，都可能導致振動發聲，在振動發生的過程中，可能會導致汽輪發動機運行出現故障，潤滑油油脂和油溫發生異常，這都會影響軸承的工作。因此通過對潤滑油工作狀態進行改善，加強油膜震蕩抵抗力，是較好的對策。本文結合汽輪發動機軸承振動大原因進行分析，期望能夠在提高汽輪機工作質量，降低汽輪發動機工作故障上起到參考作用。

關鍵詞：汽輪發電機組;軸承振動;原因分析

某臺汽輪發電機組存在發電機軸承軸向振動大的問題，作為分析案例可以進行深入探討。該機組在運行之后，經常出現發電機的軸承軸向的振動問題，振動值在呈現上升狀態之后，測到的振動值大幅度增大，這說明汽輪機發電機組的軸承振動已經出現了嚴重超標的問題。經過測量，軸承底座的軸向振動值甚至達到了300um以上。通過對機組運行進行振動評價之后，發現了可靠性的重要指標。在汽輪發電機組振動的狀態下，出現汽輪發電機組的相關故障，需要的安裝過程制造過程運行維護過程等進行詳細的檢查。因為這些環節相互之間是互相影響的，每個環節發生問題都會導致震源的產生，進而導致振動放大、疊加、共振。

一、軸承軸向振動

（1）在進行軸承的軸向振動的檢查的時候，一般應該進行振動幅值的檢測。振動幅值在機組振動過程中，出現的情況一般分為水平或者是垂直。軸向振動過大，則在發電機組軸承出現了震動的時候，通過對機組的軸承軸向振動原因進行分析，可以看到振動產生的真實原因。

（2）機組發電機轉子彎曲，表現在前后軸頸之間，此時軸向的距離會增長，轉軸發生一定的靜撓度。發電機在運轉的時候，如果遇到轉紫銅，定子之間空氣不均勻，則要進行周期性的電磁力，轉子放置在不均勻溫度場中，在熱力的作用下發生彎曲，軸頸產生偏向，引起了軸承跟軸頸的偏轉由轉子彎曲引起振動偏大的同時，振動的烈度同傳子溫度彎曲度可以呈現正比，導致了軸承底座的軸向振動，最終傳遞給軸承座，發生了軸頸的偏轉。

（3）由于軸承座的不穩定，可能導致軸承底座與臺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。如果軸承無法追隨軸型的偏轉，則可能使得接觸面積達不到75%以上，直接導致分布點不均勻。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幅度，在軸承無法跟隨軸徑偏轉運動的前提下，如果軸承緊力越大，則軸承的振動就越大。但是在檢修的時候，由于軸承、軸瓦之間是相互獨立的，沒有依賴的聯合體作為參照，因此受到油膜的摩擦阻力影響，在摩擦阻力沒有真正發生做功的時候，就會產生軸瓦表面的熱量。這些熱量被油流帶走，少部分傳遞給了軸承殼體。此時機組運行的時候必然造成軸承升溫，進而產生膨脹。通過膨脹量和溫度變化量的對比，可以看到最終的膨化數值。如果在常溫的空氣下軸承過盈量任意放大，此時墊片的壓力就會隨著摩擦力的增大而增大，隨軸頸發生偏轉，導致振動出現增大，再加上軸承可對軸承本身沒有擰緊力，軸承座本身不穩固，因此造成軸向振動嚴重超標是在所難免的。

二、由于通風量不平衡和電磁力不平衡造成的震動

在發電機轉子彎曲出現的時候，發電機轉子產生了振動，電磁力不平衡和通風量不平衡，導致了發電機傳子出現了軸向位移。

（1）傳統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，則正常運行時，靜子沿軸向方向的對稱中心進行了偏置。原動機驅動發電機轉子旋轉過程中，利用汽輪機中的磁極磁場，產生磁通量之后，在前半部分線圈和后半部分線圈感受的狀態下，磁場電磁力不相等，就會導致電磁力持續平衡。

（2）通風量不平衡，使得面積大的一端風壓低于面積小的一端風壓。此時勵磁機轉子兩頭風葉，會隨著通風量的不平衡，出現一定的轉子。在負荷情況下干擾力不平衡，當發電機停止后，靜子中心伴隨著通風量的不平衡，導致轉子偏置轉子和靜子在軸向上幾何中心存在偏差。發電機卸載后，電磁力出現了干擾力不平衡的狀態，由此產生軸向推力。

三、對于軸承軸向振動進行消除的方法

（1）可以調整電磁機和電機的磁力中心，不需要通過復雜的計算，就可以消除通風量和電磁力不平衡的狀況。在調整過程中，要對轉子的軸向熱脹伸長量等進行合理的調配。轉子和靜子的磁力中心，經過調配之后達到熱態重合，實現靜止和空載。

（2）探明螺栓松齒的原因，將螺帽的松弛程度和松弛速度進行計算，得到應力松弛和螺栓的疲勞狀態，做好記錄之后，重新研磨和刮擦軸承底座的臺板，確保軸承座和臺板接觸面積能夠達到75%以上，重新調整軸瓦和軸承之間的過盈量，確保外靜力在標準的規定的范圍內能夠緊隨軸頸，實現外力的平衡，不再受軸瓦和軸頸的牽制。

四、結語

汽輪發動機發生振動現象是在所難免的，這往往是設備可能發生損壞，或者是這種機械出現故障的信號，為了保證汽輪發動機組的正常運行，在設計階段就應該進行質量標準和工藝要求的設定，保證汽輪發電機組在運行之后，延長使用壽命，保持機組運行的可靠性。在振動出現的初期做出準確的分析，也是對這種進行制止的有效措施。通過前期的振動原因的分析，采取正確的方法，就能徹底的讓振動加以消除。

參考文獻：

[1]夏兵初.汽輪發電機組軸承振動大原因淺析[J].科技創新導報，2017，14（32）：84-85.

[2]董玉培.大型汽輪發電機組發電機后軸承軸向振動產生的原因及消除對策[J].汽輪機技術，2005，47（3）：206-208.

[3]謝超，張蕾蕾.125 MW汽輪發電機組軸承振動偏大原因分析與處理[J].中國電力，2007，40（10）：24-27.