形成原因
轉子在失穩轉速以前轉動是平穩的,一旦達到失穩轉速,隨即會發生半速渦動。以後繼續升速,渦動速度也隨之增加並總是保持著約等於轉速一半的比例關係,當繼續升速達到第一臨界轉速時,半速渦動會被更劇烈的臨界轉速的共振所掩蓋,越過第一臨界轉速後又重表現為半速渦動。當轉速升高到兩倍於第一臨界轉速時,由於半速渦動的渦動速度正好與轉子的第一臨界轉速相重合,此時的半速渦動將被共振放大,從而表現為劇烈的振動,這就是油膜振盪。
現象
典型的油膜振盪現象發生在汽輪發電機組啟動升速過程中,轉子的第一階段臨界轉速越低,其支持軸承在工作轉速範圍內發生油膜振盪的可能就愈大,油膜振盪的振幅比半速渦動要大得多,轉子跳動非常劇烈,而且往往不是一個軸承和相鄰軸承,而是整個機組的所有軸承都出現強烈振動,在機組附近還可以聽到“咯咯”的撞擊聲,油膜振盪一旦發生,轉子始終保持著等於臨界轉速的渦動速度,而不再隨轉速的升高而升高,這一現象稱為油膜振盪的慣性效應。所以遇到油膜振盪發生時,不能像過臨界轉速那樣,借提高轉速衝過去的辦法來消除。
特徵
(1)強烈的油膜振盪一般在某一轉速時開始,稱這一轉速為失穩轉速。失穩轉速通常在2倍一階臨界轉速以上;
(2)油膜振盪的頻率粗略地就等於相應轉子的一階臨界轉速的2倍;
(3)一旦轉速到達失穩轉速而發生了油膜振盪,則即使再升高轉速也將在一個比較寬的範圍記憶體在,而振盪頻率保持不變;要把轉速降低到失穩轉速以下,振盪才會消失;
(4)油膜振盪的發生具有突發性,實際上在失穩轉速以前,有時可能出現時隱時現的過程,但到失穩轉速之後,振盪將突然增大;降低轉速的過程,其振幅也會突然減小,振盪將突然消失;
(5)轉速升高得比較快時,油膜振盪會滯後出現;降低轉速時,油膜振盪也會滯後消失;
(6)油膜振盪時,轉子渦動的方向與轉子轉動的方向相同。
上述只是油膜振盪的最一般特徵,並不能包括油膜振盪中所有的複雜現象。除了頻率不變之外,另外還有接近1/2轉速的油膜振盪;轉速升高,渦動頻率也隨著升高,但兩者之比維持在1/2;這類振盪大多數在2倍臨界轉速以前或對於剛性轉子的情況下發生,其振幅較小。
解決方案
為了防止和消除油膜振盪,可以採取以下幾項措施:
(1)增加軸承比壓。增加軸承比壓就是增加在軸瓦單位垂直投影面積上的軸承載荷,從而提高軸承工作的穩定性。增加軸承比壓最方便的辦法是調整聯軸器中心。
(2)降低潤滑油的黏度。潤滑油的黏度越大,油分子間的凝聚力也越大,軸頸旋轉時所帶動的油分子也越多,油膜厚度就越大,穩定性也越差。所以降低潤滑油的黏度對油膜的穩定性是有利的。最簡單易行的辦法是提高軸瓦進油溫度。
(3)減小軸瓦頂部間隙,擴大兩側間隙,就是增加軸承的橢圓度。
(4)增大上瓦的烏金寬度,以便形成油膜,增加軸瓦穩定性。
(5)換用穩定性好的軸瓦,如使用可傾瓦,每個瓦塊只形成收斂油楔,因而不會產生失穩分力。
(6)充分平衡同相的不平衡分量。因為發生油膜振盪時,轉軸在軸瓦內呈弓狀渦動,兩端軸承振動的相位相同,若將轉軸原有不平衡同相分量儘量減少,即可大大降低第一臨界轉速下的共振放大能力,使油膜振盪的振幅減小。