汽轮机油膜振荡影响因素分析及措施研究

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  摘要:
  所谓油膜振荡是指旋转轴受到滑动轴承中的油膜作用,所产生旋转轴的自激振荡,能够产生和旋转轴在达到临界的转速时相同的振幅,或者使之变得更加激烈。油膜振荡是中小型汽轮机组在运行过程中常遇见的机械故障之一,中小型汽轮机组,安全的运行受到油膜振荡的影响。影响中小型汽轮机组产生油膜振荡的因素有很多,主要有轴系结构的设计、轴承负载、润滑油粘度以及轴瓦间隙等,针对产生油膜振荡的这些因素要制定相应的措施,防止油膜振荡的产生,使中小型汽轮机组安全的运行。
  油膜振荡是中小型汽轮机组的发电组经常出现的故障,油膜振荡对机组的危害非常大。我国的中小型汽轮机的发电机组的容量不断增大,中小型汽轮机组的轴颈不断增大,导致中小型汽轮机组的整个轴系系统中的不稳定区域变大,非常容易产生油膜振荡现象。中小型汽轮机组转子的长度也不断增大,使转子的临界转速降低,现在机组一般工作在一阶临界转速,还有的甚至工作在二阶临界转速之上,这些也非常容易导致油膜振荡产生。中小型汽轮机组发生油膜振荡后会对汽轮的机组产生动静部件的摩擦、转子热弯曲以及瓦片碎裂等故障的产生,要不断找到消除中小型汽轮机组油膜振荡的方法是非常重要的一项任务。本篇文章主要是通过对中小型汽轮机组产生油膜振荡的因素进行系统详细的分析,就消除中小型汽轮机组的油膜振荡给予相关的建议。
  1.产生汽轮机油膜振蕩的影响因素
  1.1润滑油黏度。润滑油的黏度是导致中小型汽轮机组产生的影响因素。油度、油温以及油的型号都会影响润滑油的黏度,随着润滑油粘度度的升高,轴瓦的稳定性不断降低。油中含水和劣化影响油的质量,目前32号的汽轮油黏度最小,油温越高,最小油膜厚度变小,轴承也就不容易产生油膜振荡。
  1.2轴瓦间隙。轴瓦间隙对轴承的稳定性产生影响,其中影响最大的就是轴承的最小间隙,稳定工作的最小依据就是最小间隙,它越小轴承也就越稳定。
  1.3轴系结构设计。轴系的结构影响转轴刚度,即影响临界转速、载荷分布、挠曲程度等。转轴在运行中偏心率的大小对临界转速有很大影响,同时也会影响到转轴的工作性能。设计好轴系结构,能够大大减少中小型汽轮机组油膜振荡的产生,使中小型汽轮机安全的运行。
  1.4轴承负载。中小型汽轮机组组发电机的安装,是根据厂家提供的挠曲度曲线及其规范,在转子不旋转的情况下不断调整轴承的中心位置来找正。在实际运行中,受到机组发生热变形、转子浮起、地基和真空度不均匀这些因素的影响,在热态情况下,机组轴承的负荷将发生变化,会导致个别轴承出现过载、升温过高、烧瓦以及油膜振荡或其他不正常的振荡。
  1.5其他因素的影响
  根据有关文献和一些相关实验证明,轴承紧力、支撑座以及刚度等都对轴度的稳定性产生一定的影响,进而会导致油膜振荡的产生。
  2.汽轮机油膜振荡的处理措施
  2.1提高润滑油的进油温度,减少黏油度
  一般将润滑油的仅有温度提高到42-48度,可以减小最小油膜的厚度。使偏心率增大,这样就不易产生油膜振荡。要减少油粘度,来减少λ值。
  2.2开启顶轴油泵,采用静压和动压混合方式运行。在中小型汽轮机组上,开启顶轴的油泵,利用动压和静压混合方式运行,这样可以提高轴承/油膜的径向刚度。这种措施对中小型汽轮机组发生油膜振荡时是非常有效的措施,只要顶轴油泵一开启,油膜振荡就会立刻消除。
  2.3改变轴承间隙。在轴瓦的稳定性计算中,轴瓦半径间隙越大,稳定也就越高。但是结合实际经验,并非是间隙越大,稳定性也就越好。椭圆瓦和三油楔瓦顶隙可以减少到轴颈直径的1‰-1.3‰,对于圆筒形瓦可将其顶隙减少到轴颈直径的1.2‰-1.5‰。我们可以看一个有关中小型汽轮机组油膜振荡实验的一个实例如下:型号:NK40/45/20,在暖机约30分钟后将机组升速至最大连续转速10206rpm,升速至约9000rpm时,振动四点均出现半倍频,3-10um,转速至最大连续转速时,四点振动分别为21、39、17、38um(要求≤25um),其中半倍频分别为5、10、5、8um,一倍频分别为5、8、6、6um(此时各轴瓦润滑油压力分别为:推力0.04MPa、前径向0.15MPa、后径向0.15MPa),且在此转速下,进油温度为52℃时,后径向轴瓦温度最高为99.6℃(要求≤100℃),停机。这时可以对轴承间隙做如下调整:将前径向轴承压环与轴承之间增加0.1mm向轴承压环与后轴承之间紧力增加0.15mm,同时将后径向轴瓦(可倾瓦)下面两块的进油与出油侧油隙面磨掉一些,增加紧力前,前轴瓦间隙0.37mm,后轴承0.48mm(要求前为0.24-0.363mm,后为0.24-0.384mm),增加紧力后,实测前轴承间隙0.27mm,后0.33mm。这样就可以消除中小型汽轮机组的油膜振荡现象。
  2.4换用稳定性好的轴瓦
  实践证明,椭圆瓦的稳定效果最好,所以在轴瓦发生自激振荡时,首先可以考虑的是将圆筒形改成椭圆形。这样对减少中小型汽轮机组的油膜振荡非常有效。
  3.结束语。油膜振荡对中小型汽轮机组的设备产生非常大的危害,我们在实际运行和检修中小型汽轮机组的机组过程中要特别认真对待这个问题。在中小型汽轮机组发生油膜振荡时,我们应该根据所产生的现象,采取有效的措施,保证机组能够安全有效的进行。在消除中小型汽轮机组的油膜振荡时,不能只是局限于相关参数的影响,还应该从轴颈扰动以及轴瓦稳定性的方面思考,这样才能够更好的解决小型汽轮机中小型汽轮机组的油膜振荡问题。
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