（天津華能楊柳青熱電有限責任公司 天津 300380）

0 引言

天津華能楊柳青熱電有限責任公司8號機組汽輪機為上海汽輪機制造廠生產(chǎn)的C300/250-16.7/0.343/538/538型亞臨界一次中間再熱單抽凝汽式汽輪機。汽輪機本體有4個徑向支持軸承，高中壓轉(zhuǎn)子和低壓轉(zhuǎn)子各用兩軸瓦支撐，其中1號和2號軸承為可傾瓦式；3號軸承為三瓦塊型式；4號軸承為圓柱形軸承；5、6號軸承為發(fā)電機軸承，型式為橢圓瓦；7號軸承為勵磁機軸承，型式為可傾瓦。

油膜振蕩發(fā)生在油潤滑滑動軸承的旋轉(zhuǎn)設備中，在轉(zhuǎn)子正常工作時，軸頸中心和軸承中心并不重合，而是存在一個偏心距e。當油膜振蕩載荷不變、油膜穩(wěn)定時，偏心距e保持不變，機組運行穩(wěn)定，軸頸上的載荷W與油膜壓力保持平衡。若外界給軸頸一定擾動力，使軸心O1位置產(chǎn)生位移△e而達到新位置，這時油膜壓力由p變?yōu)閜′，因而不再與此時的載荷W′（W′-W）平衡，兩者的合力為F，其分力F1將推動軸頸回到起初的平衡位置O1，而在分力F2的作用下，軸頸除了以角速度ω作自轉(zhuǎn)外，還將繞O1渦動（渦動方向與轉(zhuǎn)動方向相同），其渦動速度約為角速度的一半，稱為油膜渦動（半速渦動）。油膜渦動產(chǎn)生后就不消失，隨著工作轉(zhuǎn)速的升高，其渦動頻率也不斷增強，振幅也不斷增大。如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高到第一臨界轉(zhuǎn)速的2倍時，其渦動頻率與一階臨界轉(zhuǎn)速相同，產(chǎn)生共振，振幅突然驟增，振動非常劇烈，軸心軌跡突然變成擴散的不規(guī)則曲線，半頻諧波振幅值就增加到接近或超過基頻振幅。若繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子的渦動頻率保持不變，始終等于轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速，這種現(xiàn)象稱為油膜振蕩［1］。

1 油膜震蕩現(xiàn)象及特征

天津華能楊柳青熱電有限責任公司8號機組汽輪機運行中3號軸瓦發(fā)生油膜振蕩。具體表現(xiàn)為：8號機3號軸瓦Y向振動在運行中突升，持續(xù)時間78 min，最大達到137 μm，3號軸瓦Y向振動趨勢圖如圖1所示，振動異常點頻譜圖如圖2所示。

圖3為汽輪機3號軸承Y向振動正常點頻譜圖。通過比對圖2和圖3發(fā)現(xiàn)，3號軸瓦振動異常是由半頻振動分量引起，調(diào)取3號軸瓦在機組帶負荷后軸心位置圖（如圖4所示）。通過圖4可以看出，在機組帶負荷后，3號軸瓦處軸心位置持續(xù)抬升，上升約200 μm，調(diào)取振動異常點前后軸心位置圖（如圖5所示）。從圖5可以看出，軸心在該時間段內(nèi)高度位置變化較大約 60 μm，在 09∶45～09∶55 時間段內(nèi)還發(fā)生了軸心突然下沉的情況。

在轉(zhuǎn)子抬高較多后，油膜厚度也將持續(xù)增加，軸心突然下沉將激發(fā)油膜波動進而可能引發(fā)油膜振蕩，且3號軸瓦回油溫度一直較低（40℃左右），故分析3號軸瓦Y向振動異常為油膜振蕩導致。

2 油膜振蕩原因及處理措施

分析汽輪機軸瓦發(fā)生油膜振蕩的原因是軸承油膜存在自激振動故障缺陷：軸承間隙配合超標、軸瓦壓比小、軸瓦載荷分布不合理等。在熱態(tài)、冷態(tài)、機組負荷變化時，汽輪機進汽、抽汽等干擾力對軸瓦產(chǎn)生影響，從而使油膜渦動激化轉(zhuǎn)變?yōu)橛湍ふ袷帯?/p>

鑒于3號軸瓦振動狀態(tài)較差，為防止因軸瓦振動大導致機組跳閘，在運行中作出如下調(diào)整方案：①在運行中盡量避免負荷大幅度波動，防止軸瓦載荷突變影響油膜形成；②適當提高潤滑油溫，降低潤滑油粘度，有效抑制振動發(fā)生，并嚴密監(jiān)視各軸瓦金屬溫度，防止軸瓦燒毀；③利用機組停機機會，對3號軸瓦進行了搶修處理，3號軸瓦解體后發(fā)現(xiàn)下瓦兩側(cè)瓦塊存在偏磨現(xiàn)象且烏金面受損嚴重，如圖6所示。

為了提高軸瓦穩(wěn)定性，抑制油膜振蕩，作出如下處理措施：①將烏金受損處圓滑過渡，修刮進出油口，增大軸瓦壓比，修刮后情況圖7所示；②軸瓦結(jié)合面車對口，軸瓦頂隙由原0.53 mm減小至0.43 mm；③調(diào)整3號軸瓦標高，盡量使其載荷分布合理，軸瓦兩側(cè)墊鐵各加0.05 mm墊片，并檢查墊鐵接觸情況良好。

修后機組啟動后運行過程中3號軸瓦X、Y向軸振分別為45.6 μm、48.9 μm，振動頻譜以 1 倍頻為主，沒有低頻成分，機組沒有再出現(xiàn)油膜自激振動。

3 結(jié)論

（1）天津華能楊柳青熱電有限責任公司8號機組汽輪機運行中3號軸瓦發(fā)生故障，通過分析軸瓦Y向振動趨勢圖、軸承Y向振動異常點頻譜圖，判斷為油膜故障。

（2）分析出現(xiàn)故障的原因為軸承間隙配合超標、軸瓦壓比小、軸瓦載荷分布不合理等。在熱態(tài)、冷態(tài)、機組負荷變化時，汽輪機進汽、抽汽等干擾力對軸瓦產(chǎn)生影響，從而使油膜渦動激化轉(zhuǎn)變?yōu)橛湍ふ袷帯?/p>

（3）通過調(diào)整軸瓦壓比、減小軸瓦頂隙、調(diào)整軸瓦標高等手段來提高軸瓦穩(wěn)定性，進而消除油膜振蕩的隱患。