概述 軸瓦自激振動(dòng)是現(xiàn)場較常見的一種自激振動(dòng)，它常常發(fā)生在機(jī)組啟動(dòng)升速過程中，特別是在超速時(shí)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升到某一值時(shí)，轉(zhuǎn)子突然發(fā)生渦動(dòng)使 軸瓦振動(dòng)增大，而且很快波及軸系各個(gè)軸瓦，使軸瓦失去穩(wěn)定性，這個(gè)轉(zhuǎn)速不失穩(wěn)轉(zhuǎn)速。 軸瓦失穩(wěn)除與轉(zhuǎn)速直接有關(guān)外，還與其他許多因素有關(guān)，因此軸瓦自激振動(dòng)有時(shí)會(huì)在機(jī)組帶負(fù)荷過程中發(fā)生中。下面將詳細(xì)討論其振動(dòng)機(jī)理、軸瓦自激振動(dòng)故障原因、診斷方法和消除措 節(jié)半速渦動(dòng)和油膜振蕩 軸瓦自激振動(dòng)一般分為半速渦動(dòng)和油膜振蕩兩個(gè)過程。轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速在兩倍轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速以下所發(fā)生的軸瓦自激振動(dòng)，稱為半速渦動(dòng)，因?yàn)檫@時(shí)自激振動(dòng)頻率近似為轉(zhuǎn)子工作頻率的一半。這種振動(dòng)由于沒有與轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速發(fā)生共振，因而振幅一般不大，現(xiàn)場大量機(jī)組實(shí)結(jié)果多為40－100μm。轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速高于兩倍臨界轉(zhuǎn)速時(shí)所發(fā)生的軸瓦自激振動(dòng)，稱為油膜振蕩，這時(shí)振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速接近，從而發(fā)生共振，所以轉(zhuǎn)子表現(xiàn)為強(qiáng)烈的振蕩。這時(shí)轉(zhuǎn)軸和軸承的振幅要比半速渦動(dòng)大得多，目前已檢測到的軸承Z大振幅可達(dá)600－700μm。 這時(shí)要指出，油膜振蕩是渦動(dòng)轉(zhuǎn)速接近轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速而引起的共振，而不是與轉(zhuǎn)子當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)速發(fā)生共振，因此采用提高轉(zhuǎn)速的辦法是不能避開共振的。 進(jìn)一步研究表明，軸瓦在不同載茶下的失穩(wěn)轉(zhuǎn)速有較大的差別。圖所示是輕載軸瓦，軸瓦失穩(wěn)（半速渦動(dòng)）在轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速之前就發(fā)生，而且當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到兩倍臨界轉(zhuǎn)速，就發(fā)生了油膜振蕩。圖所示是中載軸瓦，軸瓦失穩(wěn)（半速渦動(dòng)）在臨界轉(zhuǎn)速之后才發(fā)生，在高于兩倍臨界轉(zhuǎn)速的某一轉(zhuǎn)速下才發(fā)生油膜振蕩。圖所示是重載軸瓦，在油膜振蕩之前沒有發(fā)生半速勸，直到高于兩倍臨界轉(zhuǎn)速較多時(shí)才發(fā)生油膜振蕩，而且升速時(shí)發(fā)生油膜振蕩的轉(zhuǎn)速總比降速時(shí)油膜振蕩消失的轉(zhuǎn)速高，這種現(xiàn)象稱為油膜振蕩慣性效應(yīng)。 第二節(jié)軸瓦自激振動(dòng)的機(jī)理 要了解軸瓦內(nèi)油膜如何能維持軸瓦自激振動(dòng)，就行分析油膜力對軸頸的作用。為了簡化起見，現(xiàn)以圓筒形軸瓦為例加以說明。 考慮一根沒有受任何載荷，完全平衡的理想轉(zhuǎn)軸。在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其軸頸中心應(yīng)位于軸承中心一個(gè)小位移，則轉(zhuǎn)軸在軸承中的位置在正中心，這時(shí)偏離軸承中心的軸頸必然要受油膜彈性恢復(fù)力的作用，這個(gè)彈性恢復(fù)力又有迫使軸頸返回原位置的趨勢。但是，由于軸頸的編移，油流所產(chǎn)生的壓力分布發(fā)生了變化。在小間隙的上游側(cè)，被軸頸帶動(dòng)而高速流動(dòng)的潤滑油，從大間隙流往大間隙，壓力降低，即油膜壓對軸頸的徑向偏移線是不對稱的，上游側(cè)的壓力比下洲側(cè)的壓力高。這個(gè)壓差垂直于徑向偏移線方向，它有迫使轉(zhuǎn)軸沿著垂直于徑向偏移線方向（切線方向）進(jìn)行同向渦動(dòng)的傾向。當(dāng)這個(gè)切向力超過各種阻尼力時(shí)，轉(zhuǎn)軸就會(huì)脫離平衡位置而產(chǎn)生渦動(dòng)，渦動(dòng)方向與轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。一旦發(fā)生渦動(dòng)，整個(gè)轉(zhuǎn)軸就圍繞平衡位置渦旋，轉(zhuǎn)軸將受到離心力作用。這個(gè)因渦動(dòng)而產(chǎn)生的離心力將加大軸頸在軸瓦內(nèi)的偏移量，從而進(jìn)一步減少這個(gè)小間隙，使得上游和下游之間的壓差更大，造成切向力增大。這又進(jìn)一步推動(dòng)軸頸渦動(dòng)，周而復(fù)始，愈演愈烈形成自激。 很明顯，軸承內(nèi)的油膜和一般的機(jī)械彈簧不一樣，當(dāng)油膜在外界一個(gè)偶然的擾動(dòng)下變形時(shí)，它除了產(chǎn)生一個(gè)沿著變形方向的彈性恢復(fù)力外，還將產(chǎn)生一個(gè)垂直變形方向的切向分力。這個(gè)切向分力就是破壞軸頸在軸承內(nèi)的穩(wěn)定性，引起渦動(dòng)的根源，一般稱這個(gè)切向分力為失穩(wěn)分力。 上述分析的是平衡的無載荷軸的理想情況。對于實(shí)際的汽輪發(fā)電機(jī)組的軸承來講，總是有載荷的，因而軸頸不會(huì)處在軸承中心，轉(zhuǎn)子也不會(huì)平衡，所以軸頸中心不可能靜止地停留在一點(diǎn)上，但是，油膜具有產(chǎn)生一垂直于變形方向的切向失穩(wěn)分力的本質(zhì)沒有變。所以，對于軸頸在外界偶然擾動(dòng)下所發(fā)生的任一偏移，軸承油膜除了產(chǎn)生沿偏移方向的彈性恢復(fù)力保持和外界載荷平衡外，仍然要產(chǎn)生一個(gè)垂直于偏移方向的 第三節(jié)軸瓦自激振動(dòng)的原因 在早先的振動(dòng)原因診斷中，當(dāng)做出振動(dòng)原因是軸瓦自激振動(dòng)診斷之后，診斷就此結(jié)束。消除振動(dòng)措施幾乎都是從增加軸瓦穩(wěn)定性著手。這樣做一般都是有效的，但是對于有些機(jī)組，特別是在同型機(jī)組中，有些有效，有些則無效，這就引起了人們的注意，從而著手研究軸與自激振動(dòng)的原因。 進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，增加軸瓦穩(wěn)定性未能消除軸瓦自激振動(dòng)的主要原因是由于軸頸在軸瓦內(nèi)存在著較大的擾動(dòng)。這與普通強(qiáng)迫振動(dòng)中軸承座動(dòng)剛度和擾動(dòng)力的關(guān)系一樣，當(dāng)擾動(dòng)力較大時(shí)，只采取增加軸承座動(dòng)剛度措施，效果不會(huì)顯著。所以軸瓦自激振動(dòng)總的來有軸頸擾動(dòng)過大和軸瓦穩(wěn)定性差兩個(gè)原因。 3.1 軸頸擾動(dòng)過大 這時(shí)所說的軸頸擾動(dòng)過大，不是指轉(zhuǎn)子暫態(tài)瞬間產(chǎn)生的擾動(dòng)，而是指穩(wěn)定的擾動(dòng)，進(jìn)一步說是指軸頸與軸瓦之間的相對振動(dòng)。簡稱轉(zhuǎn)軸振動(dòng)。 從許多機(jī)組觀察到，轉(zhuǎn)軸振動(dòng)過大確實(shí)是引起軸瓦自激振動(dòng)的重要原因之一。一些機(jī)組實(shí)測結(jié)果表明，在一般圓筒形、橢圓形和三油楔軸瓦上，當(dāng)轉(zhuǎn)軸振動(dòng)超過軸瓦正常頂隙的1/2時(shí)，很容易引起軸瓦自激振動(dòng)。引起轉(zhuǎn)軸振動(dòng)過大的原因有： 1.轉(zhuǎn)子熱彎曲 運(yùn)行的汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱彎曲是較為常見的一種振動(dòng)故障。當(dāng)機(jī)組有功負(fù)荷時(shí)，突然發(fā)生軸瓦自激振動(dòng)，而且與機(jī)組有功負(fù)荷或勵(lì)磁電流有著一定的對應(yīng)關(guān)系（再現(xiàn)性不好），這種現(xiàn)象大部分是由于轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲所致。 轉(zhuǎn)子在運(yùn)行狀態(tài)下會(huì)因種種原因發(fā)生熱彎曲，當(dāng)轉(zhuǎn)子熱彎曲軸向?qū)ΨQ時(shí)，在工作轉(zhuǎn)速下對軸承振動(dòng)的影響很小。當(dāng)然，實(shí)際轉(zhuǎn)子的熱彎曲大部分不是完全軸向?qū)ΨQ的，因此在工作轉(zhuǎn)速下測量軸承振動(dòng)與有功負(fù)荷或勵(lì)磁電流的關(guān)系，也能發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子是否存在熱彎曲。不論是軸向?qū)ΨQ還是不對稱的轉(zhuǎn)子熱彎曲，都會(huì)使轉(zhuǎn)軸振動(dòng)明顯增大， 在這種情況下，若不降低轉(zhuǎn)軸振動(dòng)，而只從增加軸瓦穩(wěn)定性著手消除軸瓦自激振動(dòng)，雖然短時(shí)間內(nèi)會(huì)有效，但運(yùn)行一段時(shí)間（幾周或1－2個(gè)月）之后，會(huì)引起軸瓦烏金碾軋或龜裂，所以有些機(jī)組的軸瓦雖經(jīng)多次修理，但軸瓦自激振動(dòng)卻一直不能獲得根治。 這種故障只要通過測量轉(zhuǎn)軸振動(dòng)即能查明；若無條件測量轉(zhuǎn)軸振動(dòng)，則通過對振動(dòng)與有功負(fù)荷、勵(lì)磁電流關(guān)系的分析，也能診斷出轉(zhuǎn)子是否熱彎曲，具體診斷方法見本章第八節(jié)。 2.轉(zhuǎn)子永久彎曲 轉(zhuǎn)子永久彎曲與熱彎曲一樣，除了產(chǎn)生質(zhì)量不平衡外，還會(huì)引起轉(zhuǎn)軸過大軸仍然存在較大振動(dòng)。彎曲轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡引起過大振動(dòng)，通過轉(zhuǎn)子平衡可以獲得改善，但是轉(zhuǎn)軸仍然存在較大振動(dòng)。 這種故障通過在靜態(tài)下測量轉(zhuǎn)子彎曲值，或在盤車轉(zhuǎn)速下采用大軸彎曲指示器測量轉(zhuǎn)軸晃擺值即能查明。 3.軸承座動(dòng)剛度過大 從減少軸瓦振動(dòng)角度來看，希望承座動(dòng)剛度愈大愈好，但是這會(huì)引起轉(zhuǎn)軸相對振動(dòng)的增大，對軸瓦穩(wěn)定運(yùn)行不利。因此對于一些轉(zhuǎn)子質(zhì)量較小的汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子來說，其軸承座動(dòng)剛度往往顯得過高，在較大的不平衡力作用下，軸承動(dòng)雖然不大，但轉(zhuǎn)軸存在因過大的振動(dòng)而激起軸瓦自激振動(dòng)的趨勢，例如國內(nèi)運(yùn)行的蘇制BIIT－50－2高壓轉(zhuǎn)子，近幾年先后發(fā)生了多起軸瓦半速渦動(dòng)，原因是轉(zhuǎn)軸振動(dòng)過大(300-600μm)。在未發(fā)生軸瓦半速渦動(dòng)時(shí)，軸承振動(dòng)一般小于30μm。消除這種半速渦動(dòng)，開始只采取增加軸瓦穩(wěn)定性的措施，當(dāng)時(shí)雖然奏效，但運(yùn)行1－2個(gè)月后，上瓦發(fā)生了損壞（龜裂）。后來通過調(diào)整轉(zhuǎn)子平衡減少了轉(zhuǎn)軸振動(dòng)，在不更動(dòng)軸瓦的情況下，半速渦動(dòng)獲得了消除，經(jīng)4－5a連續(xù)運(yùn)行，軸瓦工作一直正常。 4.轉(zhuǎn)子對中不好 這時(shí)所說的轉(zhuǎn)子對中不好是指采用固定式聯(lián)軸器連接的轉(zhuǎn)子同心度和平直度偏差，這種故障引起轉(zhuǎn)軸振動(dòng)過大的道理和轉(zhuǎn)子永久彎曲及熱彎曲的道理一樣，它是引起軸頸擾動(dòng)過大的常見故障之一。 3.2 軸瓦穩(wěn)定性差 影響軸瓦穩(wěn)定性因素較多，它涉及軸瓦設(shè)計(jì)、制造、檢修和運(yùn)行等方面。下面要只是針對軸瓦在現(xiàn)場使用中可能出現(xiàn)的影響軸瓦穩(wěn)定性的故障原因。 1.軸瓦頂隙過大 在軸瓦穩(wěn)定性計(jì)算中，不論是圓筒瓦、橢圓瓦還是三油楔瓦，隨著軸瓦半徑間隙的增大，穩(wěn)定性將增高。但根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看卻并非如此，這三種軸瓦過大的頂隙都會(huì)顯著降低軸瓦穩(wěn)定性，特別是轉(zhuǎn)軸振動(dòng)較時(shí)，更容易引起軸瓦失穩(wěn)。 過大的軸瓦頂隙使軸瓦穩(wěn)定性降低的機(jī)理比較復(fù)雜，但有一點(diǎn)可以肯定，這三種軸瓦過大的頂隙會(huì)顯著減少上瓦的油膜力，即降低了軸瓦的預(yù)載荷，使軸瓦偏心降低，穩(wěn)定性下降。 2.軸瓦形式 目前現(xiàn)場使用的有圓筒瓦、橢圓瓦、三油楔瓦和可傾瓦，前兩作軸瓦在現(xiàn)場使用已有較長的歷史，而且積累了較豐富的使用經(jīng)驗(yàn)。從穩(wěn)定性來說，橢圓瓦好，因此在現(xiàn)場發(fā)生軸瓦自激振動(dòng)時(shí)，首先是將圓筒形改成橢圓瓦。實(shí)踐證明，效果良好。 目前國內(nèi)可傾瓦只是局限在進(jìn)口和引進(jìn)型的機(jī)組上使用。三油楔軸瓦近十年開始在國內(nèi)使用，但早期這些軸瓦在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子早使用后，幾乎所有的機(jī)組都發(fā)生了油膜振蕩，通過多次減少長徑比（L/D）后，軸瓦穩(wěn)定性雖有改善，但其穩(wěn)定性余度仍不能滿足機(jī)組運(yùn)行的要求，因此就200MW機(jī)組來說，Z近仍有約20%的機(jī)組在現(xiàn)場發(fā)生了油膜振蕩。 三油楔軸瓦的靜態(tài)試驗(yàn)證明，其靜態(tài)穩(wěn)定性較橢圓瓦好，但動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性目前尚缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于油膜剛度和阻尼系數(shù)目前還不能取準(zhǔn)，因此理論計(jì)算求得的失穩(wěn)轉(zhuǎn)速與實(shí)際有較大出入。據(jù)國外資料介紹，使用在汽輪發(fā)電機(jī)組上穩(wěn)定性Z好的是可傾瓦、本油葉瓦，其次是橢圓瓦、再次是三油楔瓦，Z后是圓筒瓦。從國內(nèi)這幾種軸瓦的使用情況來看，這種排列次序與實(shí)際情況是符合的。 3.潤滑油黏度 影響潤滑油黏度的因素有油質(zhì)、油的牌號(hào)和油溫。隨著油黏度的提高，軸瓦穩(wěn)定性會(huì)降低。影響油質(zhì)的因素主要是油中含水和劣化，這些因素會(huì)都使油的黏度降低。目前國內(nèi)使用的汽輪油有32號(hào)和46號(hào)兩種，前者黏度小于后者，目前200、300MW機(jī)組全都使用號(hào)汽輪機(jī)油。國內(nèi)也有因錯(cuò)用油而發(fā)衛(wèi)油膜振蕩的例子。“電力工業(yè)管理法規(guī)”規(guī)定軸瓦正常的入口油溫為35－45度。由于入口油溫過低而發(fā)生軸瓦自激振動(dòng)在現(xiàn)場較為常見，尤其是在冬季啟動(dòng)。消除油膜振蕩的一個(gè)簡單措施是提高軸瓦入口油溫，因此目前有些機(jī)組軸瓦入口油溫已提高到50度。但是油溫過高會(huì)加速油質(zhì)劣化，而且由于烏金溫度升高，軸瓦安全運(yùn)行的余量減少。 4.比壓 提高比壓，可以提高軸瓦穩(wěn)定性，但不是成簡單的正比關(guān)系。目前大機(jī)組軸瓦比壓一般為1.2－1.6Mpa，而200、300MW發(fā)電機(jī)軸承比壓已提高到1.7－1.9Mpa。過高的比壓會(huì)使軸瓦烏金溫度升高并加速磨損。 5.長徑比 減少長徑比可以提高軸瓦穩(wěn)定性。在一定的軸頸直徑下，減少軸瓦長度，一方面使比壓提高，從而持高軸瓦穩(wěn)定性；另一方面使下瓦油膜力減少，軸瓦偏心率增大，穩(wěn)定性提高。 一般圓筒形瓦和橢圓瓦長比為0.8－1.1，有時(shí)為了提高軸瓦穩(wěn)定性，將長徑比減少至0.6－0.7。例如前幾年國產(chǎn)200MW機(jī)組因采用三油楔瓦，為了消除油膜振蕩，將其長徑比由0.85減至0.6。從多臺(tái)機(jī)組長徑比減少后的實(shí)踐效果來看，瓦失穩(wěn)轉(zhuǎn)速只提高了200－300r/min. 6.軸承座標(biāo)的變化 本章第四節(jié)指出是，在機(jī)組冷態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)下軸系的各軸承座特別是汽輪機(jī)軸承座的標(biāo)高將發(fā)生較大化，盡管在冷態(tài)下各軸瓦載荷分配合理，但在運(yùn)行狀態(tài)下軸系中某幾個(gè)軸瓦載荷可能過低，使其比壓太小而失穩(wěn)。所以有些機(jī)組轉(zhuǎn)子并沒有發(fā)生熱彎曲，帶負(fù)荷后卻發(fā)生了軸瓦自激振動(dòng)，但是不能由此而做出軸瓦自激振動(dòng)的景要原因是軸承座標(biāo)高變化使軸瓦載荷降低的診斷。目前國內(nèi)圓筒形瓦、橢圓瓦、三油楔瓦運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：在冷態(tài)下機(jī)組各軸承座標(biāo)高不做任何補(bǔ)償?shù)那闆r下，如果軸瓦穩(wěn)定性一般，只要運(yùn)行中轉(zhuǎn)子不發(fā)生熱彎曲，這些機(jī)組就不會(huì)發(fā)生軸瓦自激振動(dòng)。只有當(dāng)軸瓦循名責(zé)實(shí)性較差，在運(yùn)行狀態(tài)下處在失穩(wěn)邊緣時(shí)，才對軸承座標(biāo)高、潤滑油溫度等一些運(yùn)行參數(shù)特別敏感。現(xiàn)場大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在這種情況下，如果不從提軸瓦穩(wěn)定性或消除軸頸過大擾動(dòng)入手，而只是從提高軸瓦入口油溫或調(diào)整軸承座標(biāo)高方面云解決軸瓦自激振動(dòng)。換句話說，軸瓦進(jìn)口油溫和軸承座標(biāo)高對軸瓦穩(wěn)定性是有一定影響的，但是在正常運(yùn)行的機(jī)組，通過對這些因素的調(diào)整，在軸瓦穩(wěn)定性方面所獲得的收效，仍不能滿足軸瓦穩(wěn)定運(yùn)行的要求。 第四節(jié)軸瓦自激振動(dòng)的診斷 診斷軸瓦自激振動(dòng)，總的來說可以分為振動(dòng)性質(zhì)的診斷和具體故障原因的診斷兩個(gè)步驟。上面已經(jīng)討論了軸瓦自激振動(dòng)的原因，這些原因絕大部分都是直觀可見的，例如軸瓦頂隙過大、軸瓦形式不同、潤滑油溫度過低等。，而且這些因素涉及的故障范圍較小，當(dāng)振動(dòng)性質(zhì)確定之后，軸瓦自激振動(dòng)故障的具體原因還是比較容易診斷的。為了能迅速可靠地做出診斷，診斷時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 4.1 振動(dòng)性質(zhì) 在汽輪發(fā)電機(jī)組上產(chǎn)生低頻振動(dòng)，除軸瓦自激振動(dòng)外，還有分諧波共振和汽流激振。后一種振動(dòng)在國內(nèi)雖然還沒有發(fā)生過，但在大容量汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生這種振動(dòng)的可能性還是存在的。因此診斷軸瓦自激振動(dòng)時(shí)，首先應(yīng)將后兩種低頻振動(dòng)區(qū)分開來，具體方法見表。 4.2 軸頸擾動(dòng)是否過大 診斷軸瓦自激振動(dòng)首先應(yīng)查明軸頸擾動(dòng)是否過大，這一點(diǎn)和診斷普通強(qiáng)迫振動(dòng)要首先檢測軸承座動(dòng)剛度的原量是一樣的，但診斷順序則正好相反。 當(dāng)軸頸振動(dòng)過大時(shí)，應(yīng)查明軸頸振動(dòng)大的原因；如果軸頸振動(dòng)不大，而且也排除了影響軸瓦穩(wěn)定性的一些直觀因素，例如潤滑油黏度、軸瓦頂隙艾正常，在這種情況下才有必要進(jìn)一步標(biāo)明軸瓦穩(wěn)定性差的其他原因。 查明軸頸振動(dòng)Z直接的方法是測量轉(zhuǎn)軸振動(dòng)；若無條件測量轉(zhuǎn)軸振動(dòng)，根據(jù)軸瓦自激振動(dòng)發(fā)生的部位、轉(zhuǎn)子是否存在永久彎曲或熱彎曲、轉(zhuǎn)子找正情況及工藝等因素的分析，也能間接地確定運(yùn)行狀態(tài)下軸頸擾動(dòng)是否過大。 4.3 軸瓦自激振動(dòng)源的診斷 為了有效地消除軸瓦自激振動(dòng)，不僅要找軸瓦自激振動(dòng)的具體原因，而且要找出軸瓦自激振動(dòng)首先是由哪一個(gè)軸瓦激起的。軸系中一量有一個(gè)軸瓦發(fā)生自激振動(dòng)，特別是油膜振蕩，就會(huì)波及軸系中其他各個(gè)軸瓦。根據(jù)下列特征，可以確定軸瓦自激振動(dòng)的根源。 1.振動(dòng)頻率。 當(dāng)軸瓦自激振動(dòng)是油膜振蕩時(shí)，振蕩頻率與該200MW轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速相接近。例如東方汽輪機(jī)廠制造的機(jī)組6號(hào)、7號(hào)瓦發(fā)生油膜振蕩時(shí)，各軸瓦振動(dòng)主頻率為17.83Hz，即1070r/min，與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)了一臨界轉(zhuǎn)速1170 r/min很接近。又如哈爾濱汽輪機(jī)廠制造的200MW機(jī)給6號(hào)、7號(hào)瓦發(fā)生油膜振蕩時(shí)，各軸瓦振動(dòng)主頻率為16Hz，即960r/min，與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速978r/min很接近。但是當(dāng)軸瓦自激振動(dòng)是半速渦動(dòng)時(shí)，從軸瓦振動(dòng)頻率還不能確定振動(dòng)源。 2.低頻振動(dòng)呈現(xiàn)的次序。 軸瓦自激振動(dòng)首先在軸系中某一個(gè)軸瓦上激起，然后波及軸系中其他軸瓦。因在振動(dòng)測試中在采用巡栓或多點(diǎn)全面監(jiān)測，若能檢測到軸系中哪一個(gè)軸瓦首先出現(xiàn)明顯的低頻振動(dòng)分量，即能確定軸瓦自激振動(dòng)的起源。 3.垂直振動(dòng)幅值。 眾所周知，軸承振動(dòng)幅值與激振力成正比，而與軸承座動(dòng)剛度成反比。在軸系中軸承振幅還激振源距離有關(guān)，在軸承座動(dòng)剛度和激振力一定時(shí)，一般距激振源愈近，軸承振幅愈大。這個(gè)規(guī)律只是對軸承垂直振動(dòng)成立，例如軸系平衡中各軸承垂直方向影響系數(shù)一般是隨測點(diǎn)與加重平面之間距離的增大而減少的；但是水平方向影響系數(shù)則不一定如此，一般在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上加重，將對汽輪機(jī)高壓轉(zhuǎn)子的軸承水平方謝振動(dòng)產(chǎn)生較顯著的影響。軸瓦自激振動(dòng)也不例外，例如國產(chǎn)200、300MW機(jī)組在歸電機(jī)軸瓦上發(fā)生的油膜振蕩，使1瓦垂直振動(dòng)大得多。因此，根據(jù)軸系各軸承垂直振動(dòng)值的分布，并參考軸承水平方向振動(dòng)幅值的分布，可以判斷軸瓦自激振動(dòng)的振源。 4.4 了解同型機(jī)組相同軸瓦的運(yùn)行情況 不論是運(yùn)行已久的舊機(jī)還是正處于調(diào)試中的新機(jī)，排除了軸頸振動(dòng)過大、潤滑油溫度過低、軸瓦頂隙過、潤滑油牌號(hào)是否用錯(cuò)等因素之后，在進(jìn)一步標(biāo)明軸瓦穩(wěn)定性差的原因時(shí)，了解同型機(jī)組軸瓦的運(yùn)行情況，對于軸瓦自激振動(dòng)原因的Z終診斷和擬定消除振動(dòng)措施，都有著十分重要的意義。 凡是因軸瓦設(shè)計(jì)和制造問題而發(fā)生的軸瓦自激振動(dòng)，一般在同型機(jī)組同一轉(zhuǎn)子的軸瓦上會(huì)多次發(fā)生或普遍存在。僅僅是國為運(yùn)行和檢修中的問題（例如轉(zhuǎn)子存在熱彎曲、軸瓦頂隙過大等）而發(fā)生的軸瓦自激振動(dòng)，僅在個(gè)別機(jī)組上發(fā)生。根據(jù)這兩種情況，便可以對軸瓦自激振動(dòng)做出較為確切的Z終診斷，而且由此可以提出較合理的消除振動(dòng)的措施。 第五節(jié)消除軸瓦自激振動(dòng)的措施 消除軸瓦自激振動(dòng)的措施有兩個(gè)：消除軸頸擾動(dòng)過大和提高軸瓦穩(wěn)定性。前者應(yīng)放在首位，只有當(dāng)軸頸擾動(dòng)不大時(shí)才能考慮提軸瓦的穩(wěn)定性。 5.1 減少軸瓦頂隙 不論是圓筒形瓦、橢圓瓦還是三油楔瓦，減少軸瓦頂隙都能顯著提軸瓦穩(wěn)定性，它比提高高軸瓦比壓和減少長徑比等其他措施更為有效。在現(xiàn)場減少軸瓦頂隙，一般都采用修刮軸瓦中分面的方法，使圓筒形瓦變成橢圓瓦、橢圓瓦的橢圓度進(jìn)一步增大，三油楔瓦變成三油楔和橢圓混合型瓦，這樣就加大了上瓦的油膜力，使軸頸上浮高度降低，從而提高軸瓦的穩(wěn)定性。 橢圓瓦和三油楔瓦頂隙可以減少到軸頸直徑的1‰－1.3‰，軸頸直徑直徑大的，取上限；軸頸直系小的，取下限。目前現(xiàn)場真正的圓筒形瓦（頂隙等于兩倍側(cè)隙）已很少見到，而所謂的圓筒形瓦實(shí)際上橢圓瓦，其頂隙和側(cè)隙近似相等，當(dāng)這種軸瓦發(fā)生自激振動(dòng)時(shí)，可以將其頂隙減少至軸頸直徑的1.2‰－1.5‰，這是由于這種軸瓦側(cè)隙較小，頂隙不宜過小，否則會(huì)引起烏金溫度的升高。 5.2 換用穩(wěn)定性較好的軸瓦 一般來說橢圓具有兩個(gè)承載區(qū)， 所以也叫兩油葉瓦，它的穩(wěn)定性較圓筒形瓦要好，但承載能力不如圓筒瓦。還有一種叫三油葉軸瓦，它具有三個(gè)承載區(qū)，上瓦兩個(gè)油楔，形成兩個(gè)向下的油膜力，因而穩(wěn)定性較橢圓瓦要好，但承載能力卻顯著降低，一般使用在高速輕載的軸瓦上。與油葉軸承平行的是油楔軸承，真正的圓筒形瓦只有下瓦一個(gè)油楔，如果在上瓦再加兩個(gè)油楔，即為國內(nèi)200MW機(jī)組上曾使用過的三油楔軸承，結(jié)構(gòu)如圖所示，b為油楔深度，a1,a2為阻油邊、油楔與軸頸之間頂部間隙，a1一般軸頸直徑的1.2‰－1.7‰。 這種軸瓦動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如橢圓瓦，也不如圓筒瓦。80年代到90年代初期，國產(chǎn)200MW機(jī)組6瓦、7瓦較普遍發(fā)生的油膜振蕩，在當(dāng)時(shí)形成了“油膜振蕩熱”，事實(shí)上純屬于三油楔瓦穩(wěn)定差，因此改用橢圓瓦后再未發(fā)生過油膜振蕩。后來投運(yùn)的引進(jìn)型300、600MW機(jī)組，其軸頸線速度雖已超過65m/s，但采用橢圓瓦或圓筒瓦后，都未發(fā)生過汩膜振蕩。 除上述圓筒形瓦、橢圓瓦、三油楔瓦外，還有一種可傾瓦，目前國內(nèi)大機(jī)組上較普遍采用。這種軸瓦結(jié)構(gòu)原理如圖所示。軸瓦是由多個(gè)瓦無發(fā)展前塊構(gòu)成，這此些瓦塊可以繞支做微小的擺動(dòng)，以適應(yīng)合適的工作位置，使每個(gè)瓦塊都能形成收斂的油楔，由此不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)分力，或者使每個(gè)瓦塊都通過支點(diǎn)和軸頸中心，即總保持與外載荷交于一點(diǎn)，這樣就不會(huì)產(chǎn)生一個(gè)使軸頸渦動(dòng)的切向分力。從理論上來說，忽略瓦塊的慣性和瓦塊支點(diǎn)的磨擦力，可傾瓦是不會(huì)產(chǎn)生軸瓦自激振動(dòng)的。但它的承載能力較低，因此只能在載荷較小的汽輪機(jī)高中壓缸轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子上使用。 5.3 增加上瓦烏金寬度 對于圓筒形瓦、橢圓瓦和三油楔瓦，減少頂隙的目的是增大上瓦的油膜力，但是目前有些現(xiàn)場運(yùn)行的機(jī)組上瓦，中央部分開有較寬的環(huán)向油溝，使上瓦成為兩條烏金帶。實(shí)踐證明，在這樣的軸瓦上減少頂隙，收獲不十分顯著。為了獲提更好的效果，在減少頂隙的同時(shí)，將上瓦烏金加寬或完全填滿，由此可以顯著增加上瓦油膜力，提高軸瓦偏心率。 5.4 刮大兩側(cè)間隙 刮大軸瓦兩側(cè)間隙往往與減少頂隙同時(shí)進(jìn)行，尤其是圓筒形瓦更是如此，其目的是防止頂隙減少后軸瓦內(nèi)油流量加受到影響而使烏金溫度升高，但是擴(kuò)大兩側(cè)間隙不僅會(huì)顯著降低軸瓦水平方向的油膜剛度，在激振力不變的情況下，轉(zhuǎn)軸水平方向振動(dòng)還將培大；而且會(huì)顯著降低軸瓦抗振能力，在不很大的軸頸振動(dòng)作用下，會(huì)造成軸瓦烏金碎裂。 5.5 其他措施 消除軸瓦自激振動(dòng)除上述四個(gè)措施外， 還有減少軸瓦長徑比、降低油的黏度和調(diào)整軸承座標(biāo)高等三個(gè)措施，采取這些措施也能提高軸瓦穩(wěn)定性。 綜上所述，從現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，這七措施（包括其他措施中的三項(xiàng)）基本上是按消除軸瓦自激振動(dòng)有效性順序排列的，即個(gè)效果Z顯著，第二個(gè)其次，以此類推。因此在選用時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場具體條件、軸瓦失穩(wěn)嚴(yán)重程度（偶然發(fā)生、超速時(shí)發(fā)生、在額定轉(zhuǎn)速下發(fā)生）、原來軸瓦形式、軸瓦有關(guān)穩(wěn)定性的參數(shù)、軸頸振動(dòng)值等因素決定。 這時(shí)必須再次指出，軸瓦自激振動(dòng)往往與機(jī)組運(yùn)行中的某一參數(shù)有關(guān)，例如凝汽器真空、有功負(fù)荷、勵(lì)磁電流等，但是在擬定消除振動(dòng)措施時(shí)，不能只局限于針對這些有關(guān)參數(shù)，而必須消除軸頸振動(dòng)過大和從提高軸瓦穩(wěn)定性Z基本因素著手，這樣才能獲得較好的效果。