摘　要：對汽輪發電機（jī）組軸承油（yóu）膜振蕩的（de）治理方法進行了試驗研究（jiū），實驗結果表明（míng）：現場（chǎng）對軸承下（xià）瓦開軸向槽，能使軸承失穩轉速提高而保證（zhèng）溫升增加不多，且（qiě）工（gōng）藝簡單易行，比現場調整軸承載荷的方法更能取得振動治本的效果。
　　關鍵詞：汽輪發電機組；油膜振蕩；軸瓦開槽
　　SS熱電廠NO.7汽輪發電機組，汽輪機（jī）（背壓式）和發（fā）電機型號分別為B25-90/10-1和QF2-25-3，北京重型電機廠製造（zào），1986年投產。機組於（yú）1993年、1995年和1999年3次發生油膜振蕩，引起發電機後軸承及整個軸係（xì）強烈振動，改（gǎi）變運行參數一般不能（néng）抑製振動。機組前兩次發生油膜振蕩時，停機檢（jiǎn）修主要是采取逐步增大軸承載荷，每次使振動恢複正常均要經過兩次以上的檢（jiǎn）修反複，經濟損失可（kě）觀。
　　目前，國（guó）內與本機組同型的在役機組有20多台，據製造廠反（fǎn）映（yìng）無一例（lì）發生過油膜振蕩。從曆史經驗看，適當增大軸承載荷可以在（zài）一段時間內消除油膜振蕩。如（rú）1995年曾兩次嚐試調（diào）整軸（zhóu）承載荷：次將4號軸承標高抬高0.05mm、頂隙減小（xiǎo）為1.6‰D、接觸角減（jiǎn）小為55°，不能抑製油膜振蕩；而第二次將4號軸承標高（gāo）抬高0.5mm、將發電機對輪中心（xīn）比原始抬（tái）高0.19mm，油膜振蕩（dàng）一時得到（dào）控製，直（zhí）至機組順利（lì）運行（háng）了4年。
　　實踐證明，僅靠增大軸承載荷不（bú）能保證機組在下次檢修後油膜（mó）振蕩不再發生，而（ér）及時換用穩定性更好的軸承，對現場（chǎng）往往不很實際。因此，當油膜振蕩在1999年8月、機組小修後啟動再度出現後（hòu），對（duì）發（fā）電機後軸承采取了下瓦開槽和抬高安裝標高的綜合措施，提高了軸承穩定性，消除了（le）油膜振蕩（dàng）。帶大負荷運行時各軸承座振動（以下簡稱瓦振）均（jun1）小於30μｍ。
　　本文針對（duì）所試驗的機組1999年接連出現（xiàn）油膜振蕩的問題，介紹了軸係（xì）載荷的調整措施，重點闡述（shù）了現場對軸承下（xià）瓦開軸向槽、從治本上消除（chú）油膜振蕩的途徑。
　　1　機組油膜振蕩的現象特征及原因分析
　　本機組汽輪（lún）機和發電機的前、後支撐軸承編號依次為（wéi）1-4號軸承，勵磁機隻有一個支撐（chēng）軸承。發電機 3、4號軸承為（wéi）4墊塊、固定（dìng）式圓柱軸承，其中4號軸承直徑（jìng）D=240mm，寬度L=240mm，設計比壓Pm=1.15MPa，采用（yòng）32號汽輪機潤滑油。4號軸承為（wéi）水平中分麵兩側進油，一部分油在軸頸與上瓦內表麵中（zhōng）間的寬度為120mm的環向油槽之間經過，冷卻軸頸，並使油流易於向兩側擴散至（zhì）整個軸瓦表麵；另一（yī）部分油在軸頸與下瓦（wǎ）之間經過後向軸（zhóu）瓦（wǎ）兩側泄出。
　　1.1 振動現象與特征 
　　1999年7月28日至8月4日，機組進行（háng）了一次（cì）小修。與振動有關的檢修工作隻有（yǒu）：為核準軸向位移發生（shēng）器零（líng）位撬動過（guò）4號軸承前轉子上的（de）台肩（jiān），處理了（le）4號軸承油檔漏油問題，調整（zhěng）了5號軸承緊力，對冷油器清洗後重新濾油。軸係（xì）中心數據未作調整。機組（zǔ）啟（qǐ）動後，8月6日4號軸承次發生強烈振動，水平瓦振超過（guò）170μｍ，是時運行工況為有功（gōng）12.5MW、無功18MVar、潤滑油溫度39.7℃。運行人（rén）員將有功降到10.3MW、無功降到10MVar、潤滑油溫度升到（dào）44.4℃，大幅振動消失。而將有功升到（dào）10.6MW時，振動再次出現，以後不（bú）論（lùn）怎（zěn）樣調整運行工況都不能控製振動，機組被迫停機檢（jiǎn）查。
　　停機對4號軸承作了翻瓦檢查，將軸瓦前（qián）後不均勻的頂隙（xì）0.43-0.56mm減小（xiǎo）為0.43mm，瓦蓋緊力適當增加。8月（yuè）13日再次開機，機組啟動過程中振動尚好，但次日帶負荷運行中再次出現了劇烈的振動（dòng）。如在有功15.9MW和較高（gāo）的潤滑油溫度41.7℃時，4號水平瓦振達到153 μm。經數小時工（gōng）況調整，降低振動無效果，機組不得不再次停機檢查、檢修。
　　第二次（cì）發生振動時，電廠采用隨機配（pèi）備的振動監測在線係統獲得了部分有意義的振動數據。由於4號軸承軸（zhóu）振測點損壞，從臨近軸承振動和4號垂直瓦振故障信息中，分析了振動原因。表1是在線係統采集的列（liè）表數據（jù），半頻分量振動占通（tōng）頻振動比例較高（gāo），而（ér）高頻分量較小（xiǎo）。表2是現場測得的瓦振數據。圖1是在線係統給出（chū）的2X、3X軸振（zhèn）的三維譜圖，低頻振動中心頻率約為22.8Hz，尤其在（zài）3X軸（zhóu）振三維譜圖上22.8Hz低頻振動分量已超過其基頻振動值。 　　2.2 振動原因分析
　　2.2.1 運行中軸承載荷降低（dī）引起油膜振蕩
　　經查實，本機組曆史（shǐ）上（shàng）三個年份發生油膜振蕩（dàng）的季（jì）節，均是7-8月間的（de）高（gāo）溫季節（jiē）。從振動的幅值（zhí）分析，4號軸（zhóu）承是油膜振蕩發起部位並波（bō）及整個軸係。其實質是運行中4號軸承載荷發生了較大降低，而直接原因或外因是2、3號軸（zhóu）承箱的溫度過高。從本機組的軸（zhóu）係結構分析，2、3號軸承共用一個軸承箱，每到炎熱季（jì）節，由於對輪的鼓（gǔ）風生熱和汽機軸封蒸汽泄漏，軸承箱較細的（de）排氣管排不及箱體內的熱量和油煙，軸承箱的外表溫度一般高達60℃以上， 2、3號軸承因熱影響標高升高，導致4號軸承載荷減輕，容易發生失穩。
　　2.2.2 4號軸承抗失穩能力較弱
　　4號軸承（chéng）為上（shàng）瓦開周（zhōu）向槽的圓柱軸承，槽寬比（bǐ）為50％，軸承預載荷降低（dī），本身抗失穩能（néng）力（lì）較弱，這是4號瓦每次（cì）首先發生油膜振蕩的內因（yīn）。
　　3　機組油膜振蕩治理措施研究
　　據前述分（fèn）析，要從（cóng）提高4號軸承穩定性方麵入（rù）手，治（zhì）理機組油膜振蕩。
　　3.1 調整（zhěng）軸係中心（xīn）及軸承載荷
　　調整軸係（xì）中心增大軸承載（zǎi）荷抑製油膜振蕩，是（shì）現場Z常見的作（zuò）法。從理論上講，提高軸承承載能力係數，將增大軸承偏心率，提高失穩轉速。對4號軸承初步計算表明^[1]，當承載能力係數由0.76變（biàn）到1.15，偏心率由0.25變到0.50，失穩轉速增大約8% 。
　　本次軸係調整，將3、4和（hé）5號軸承標高分別抬高0.12mm、0.50mm和0.92mm，汽輪機軸承不動（dòng），形成發電機比汽輪機對輪中心高約0.1mm（低發對輪錯位值規範為≤0.02mm），3、4號軸承載荷有不同程度增加（jiā）。 
　　3.2 軸承下瓦開軸向槽
　　3.2.1 開槽方（fāng）案的擬定
　　在不更換軸（zhóu）承的前提下，現場適當改變軸瓦結構、提高軸（zhóu）承的抗失穩能力（lì）有（yǒu）多（duō）種方法，常見的有：（1）調整軸瓦（wǎ）間（jiān）隙，如減小頂隙（xì）、加大側隙、擴（kuò）大油（yóu）楔深度（dù）、擴大阻油邊間隙；（2）減（jiǎn）小（xiǎo）軸瓦長徑比，如阻油（yóu）邊內（nèi）移、截短軸瓦，在軸（zhóu）瓦上開設溝槽、加油壩等。其實質是（shì）增大軸承的相對偏心率和降低潤滑油在軸承中的周向平均流速。
　　由於（yú）4號軸承供油結構的特點，沒有采用Z初提出的將阻油邊內移的方案，而（ér）Z終采取在4號軸承下瓦寬（kuān）度中（zhōng）間、周向相隔56°位置、對稱地（dì）開設了兩個軸向槽，槽的尺寸：長×寬×深=40×25×1.8（mm）。由（yóu）於這一作法（fǎ）在汽輪發電機組軸承故障的現場處理中報（bào）道較少（shǎo），本（běn）次（cì）選取的開槽部位及槽尺寸，出於對瓦溫不利影響的考慮，偏於保（bǎo）守。
　　3.2.2 開槽（cáo）方案計（jì）算分（fèn）析
　　用有（yǒu）限元法計算了4號（hào）軸承下瓦開軸向槽後，壓力分布和失穩（wěn）轉速的變化。
　　發電機轉子重量13500kg，計算中軸承載（zǎi）荷按平分轉子重量考慮，軸瓦間隙取實際值。圖2給出了下瓦開軸（zhóu）向槽後軸（zhóu）承寬度中心的壓力分布。計算表明：（1）軸承下瓦開軸向（xiàng）槽後，軸向槽部位
將基本（běn）建立不起動壓，使軸承承載力降低，Z小油膜厚度減小，而（ér）偏心率和油膜剛度增加。（2）軸向槽還會使潤滑油周向流動平均速（sù）度（dù）降低。這兩個有利因素將使軸承的失（shī）穩轉速提高（gāo）。通過對失穩轉速進行搜索計算，軸承失（shī）穩轉速大於4000r/min。（3）4號軸承下瓦開軸向槽後，由於上瓦周向槽的存在，計算溫升隻（zhī）增加2-3℃。 　　3.3 軸承其它增穩措施
　　檢修（xiū）還將4號軸承頂隙和單邊側隙分別調整為0.35mm和0.25mm，使軸瓦由圓柱瓦變為有0.3的橢圓度，但由於上瓦環向油槽的存（cún）在和根據前兩次的處（chù）理效果（guǒ），此措施隻會起輔（fǔ）助性（xìng）作用。
　　4　效果（guǒ）驗證
　　1999年8月22日上述措施實施後機（jī）組啟動，檢測發電機軸承升速振動（dòng），確定發電機轉子一階臨界轉速為（wéi）1350-1400r/min。顯然（rán），與8月14日4號軸承發生油膜振蕩的故障頻（pín）率一致。機組整個升速和帶負荷過程中，4號軸承及其它軸（zhóu）承低頻分量振動消失，經過一個多月帶大負荷觀察，4號軸承水平瓦（wǎ）振穩定在30μm以下，其它軸承振動也有改善，4號軸承及（jí）其它軸（zhóu）承回油溫度正常，見表3數據（jù）。 　　4號軸承在下瓦開槽（cáo）和（hé）抬高標高後，其軸承回油溫度升高小於3 ℃，離報警溫度還有較大（dà）的富餘，故更好地（dì）根（gēn）除油膜（mó）振蕩，還可（kě）以將4號軸承下瓦的軸向槽適當加長、加寬和更接（jiē）近接觸區。
　　5　結束語
　　（1）對於（yú）頻發油膜振蕩的機組，現場僅進行軸承載荷（hé）調整難以避免油膜振蕩重演（yǎn），而結合軸承結（jié）構改造可取得滿（mǎn）意效果、勿需更換軸承。 
　　（2）在軸承下瓦開軸向槽，可同時（shí）起到增大軸承相對偏心率和降低潤滑油周向流動平均速度的作（zuò）用，從而提高軸承的抗失穩能力，軸承金屬溫（wēn）度升高很小。
　　（3）在所討論的機組上（shàng）至少有兩次現場（chǎng）試（shì）驗說明，對於上瓦具有寬環向油（yóu）槽的圓柱軸承（chéng），僅（jǐn）改（gǎi）變軸承的橢圓度，對抑製油膜振蕩效（xiào）果不甚顯著。
　　參考文獻
　　[1] 朱均，虞烈，龔漢聲等.汽輪機徑向滑動軸承性能計算（JB/Z 209-84）. 北京:機械（xiè）工業出（chū）版社，1986.
　　[2] Cameron，A. The Principles of Lubrication.  Longmans Green & Co.，1966.