汽輪機(jī)組橢圓軸承穩(wěn)定性優(yōu)化改造

李錫明，楊曉鋒

（杭州中能汽輪動(dòng)力有限公司，杭州 310018）

某臺(tái)驅(qū)動(dòng)用汽輪機(jī)組，額定轉(zhuǎn)速為6 000 r/min，前、后軸承都采用的是橢圓軸承。在啟動(dòng)升速至臨界轉(zhuǎn)速過程中，轉(zhuǎn)子振動(dòng)平穩(wěn)，前、后軸承處軸振均在15 μm 以下；快速通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子振幅上升到100 μm 左右；通過臨界轉(zhuǎn)速后，振幅下降到15 μm 左右，但在轉(zhuǎn)速上升到4 600 r/min 后，后軸承處軸振逐漸增大，且增大的趨勢(shì)越來越快，振幅最大時(shí)達(dá)到25 μm 左右。經(jīng)頻譜分析發(fā)現(xiàn)，后軸承振動(dòng)快速增大時(shí)，通頻振動(dòng)中除基頻振動(dòng)外，還包含低頻振動(dòng)分量，且低頻振動(dòng)幅值已超過基頻，低頻振動(dòng)頻率近似為基頻的0.5 倍，振動(dòng)頻譜如圖1 所示；后經(jīng)潤(rùn)滑油溫試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)油溫度由40 ℃升高至45 ℃后，低頻振動(dòng)出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速有所提高，幅值也有所減小。綜合以上兩點(diǎn)，推斷后軸承處發(fā)生了油膜渦動(dòng)[1]。

圖1 轉(zhuǎn)子振動(dòng)頻譜圖Fig.1 Vibration spectrum of rotor

油膜渦動(dòng)是滑動(dòng)軸承油膜激發(fā)的自激振動(dòng)，渦動(dòng)頻率總是近似等于轉(zhuǎn)軸頻率的一半，也稱為半速渦動(dòng)。當(dāng)工作轉(zhuǎn)速近似等于兩倍臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，油膜渦動(dòng)頻率與臨界轉(zhuǎn)速重合，發(fā)生共振，油膜渦動(dòng)的振幅會(huì)迅速增加，且機(jī)組很難通過沖轉(zhuǎn)方式跨過這一區(qū)域，因此十分危險(xiǎn)，此時(shí)的油膜渦動(dòng)稱為油膜振蕩。該機(jī)組工作轉(zhuǎn)速在兩倍臨界轉(zhuǎn)速之下，基本不會(huì)出現(xiàn)油膜振蕩，且直到升速至工作轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子的振幅都未超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但出現(xiàn)油膜渦動(dòng)即意味著該工況下系統(tǒng)失去了動(dòng)力穩(wěn)定性，運(yùn)轉(zhuǎn)不夠平穩(wěn)[2]。為保證機(jī)組的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，決定對(duì)后軸承的穩(wěn)定性進(jìn)行重新校核，如果穩(wěn)定性不滿足要求，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，提高穩(wěn)定性。……