汽轮机设备及运行项目4：汽轮机本体结构、二、油膜振荡的产生、现象及消除措施汽轮机-汽轮机本体结构-油膜振荡的产生、现象及消除措施.pptx

项目四 汽轮机结构任务15 油膜振荡的产生、现象及消除措施授课教师：孙为民第二部分轴承的油膜振荡轴承的油膜振荡1油膜振荡现象滑动轴承工作时，轴颈支承在油膜上高速旋转，在一定条件下，油膜反过来激励轴颈，使轴颈产生强烈振动，这种现象即为油膜振荡。 轴承的油膜振荡如图所示当转速由零逐渐升高时，起初没有振动，只是随着不同的转速轴颈中心处于不同的偏心位置。当转速升高到A点时，轴颈开始出现振动，但振幅较小，振动频率约为A点转速的一半。转速继续升高时，振幅基本不变，振动频率随之增加，总是约等于当时转速的一半。一个转子柔性大、载荷较轻的轴承，当转子转速从零逐渐增加时，轴颈中心的运动情况轴承的油膜振荡当转速升高到Ａ1点时，达到转子第一临界转速ωc1，此时振动加剧，振幅突然增加，振动频率等于ωc1。超过第一临界转速后，振动迅速减弱，频率也恢复为当时转速的一半。当转速继续升高到A2点达到第一临界转速的两倍时，振动又加剧，频率等于此时转速的一半，即等于ωc1。此后转速继续升高，振幅不再减小，频率保持等于第一临界转速不变。一个转子柔性大、载荷较轻的轴承，当转子转速从零逐渐增加时，轴颈中心的运动情况轴承的油膜振荡失稳转速半速涡动油膜振荡油膜振荡的惯性效应在以上的过程中，转速升高到A点对应的值时，轴颈开始失去稳定，因此A点对应的转速称为失稳转速；A2点以后，轴颈中心发生频率等于转子第一临界转速的大振动，称为油膜振荡。当油膜振荡发生后，在较大的转速范围内，涡动频率将保持等于第一临界转速，振幅也始终保持在共振状态下的大振幅，这种现象称为油膜振荡的惯性效应。A点至A2点间，轴颈中心发生频率等于当时转速一半的小振动，称为半速涡动；因此，油膜振荡不能用提高转速的方法来消除轴承的油膜振荡2产生油膜振荡的原因由轴承的工作原理可知，在一定载荷和转速下，轴颈中心处于某一偏心位置Ο' 而达到平衡状态，如图所示。此时油膜对轴颈的作用力pg与轴颈上的载荷p大小相等、方向相反且作用于同一直线上，它们的合力为零。如果轴颈受到一个干扰，中心从Ο'移移到Ο‘’,油楔随之发生改变，产生的油膜作用力的大小和方向也将发生变化， pg变为p'g轴承的油膜振荡2产生油膜振荡的原因p'g与p不平衡，它们的合力不再为零，而是力Ｆ。Ｆ可分解为沿油膜变形方向的弹性恢复力Fr和垂直于油膜变形方向的切向分力Ft。弹性恢复力推动轴颈返回平衡点Ο'；而切向分力将推动轴颈绕Ο'点转动，引起轴颈中心在轴承内涡动，称为失稳分力。此时，轴颈不仅围绕其中心高速旋转，而且轴颈中心还围绕平衡点Ο'涡动。 轴承的油膜振荡若失稳分力小于轴承阻尼力则涡动是收敛的，轴颈中心受到扰动而偏移后将自动回到平衡位置，此时轴承的工作是稳定的。若失稳分力大于阻尼力则涡动是发散的，轴颈中心的轨迹为螺线扩散形，属于不稳定工作状态。若失稳分力等于阻尼力轴颈则产生小振幅涡动，轴颈中心的轨迹为一椭圆形封闭曲线。理论和实践证明，此时涡动频率接近当时转速的一半，称为半速涡动。如果涡动的角速度与转子的第一临界转速合拍，则涡动被共振放大，轴颈发生强烈振动，即产生了油膜振荡。轴承的油膜振荡3油膜振荡的防止和消除发生油膜振荡时轴颈振幅很大，会引起轴承油膜破裂、轴颈与轴瓦碰撞甚至损坏。另外，因其振动频率刚好等于转子的第一临界转速，成为转子的共振激发力，使转子发生共振，可能导致转轴损坏。半速涡动时振幅不大，虽然不会破坏油膜，但长期工作，会引起零件的松动和疲劳损坏。因此半速涡动和油膜振荡都应设法消除由前面的分析可知，只有当转速高于失稳转速及转子第一临界转速的两倍时，才有可能发生油膜振荡。因此防止和消除油膜振荡的基本方法是提高转子的第一临界转速和失稳转速。轴承的油膜振荡刚性转子和第一临界转速高于额定转速一半的挠性转子，在其工作转速范围内，只可能发生半速涡动而不会发生油膜振荡。提高失稳转速，避免发生油膜振荡不会发生油膜振荡但对于大功率机组，转子第一临界转速较低，可能低于额定转速的一半，此时只能从提高失稳转速入手，将失稳转速提高到额定转速之上，即可避免发生油膜振荡。轴承的油膜振荡由油膜振荡产生原因分析可知，轴颈在轴承中运行不稳定的根本原因是轴颈受到扰动后产生了失稳分力。扰动越大，轴颈偏离其平衡位置的距离越大，失稳分力也越大，越容易引起涡动，进而导致油膜振荡。?在同一扰动强度下，轴颈稳定运行时的偏心距越大，其相对偏移就越小，失稳分力也越小，越不容易产生半速涡动和油膜振荡。?也就是说，轴颈在轴瓦中平衡位置的偏心距越大，转子工作越稳定，失稳转速也就越高。而偏心距的大小总是在相对的观点上才有意义，因此上述结论是对轴颈在轴瓦中的相对偏心率而言的。?提高转子的失稳转速也就是提高轴颈工作的稳定性。轴承的油膜振荡相对偏心率即轴颈与轴瓦的绝对偏心距ΟΟ‘ 与它们的半径差（R-r）的比值，以K