旋转机械,尤其是大型汽轮发电机组轴系的振动十分复杂,影响因素较多,不但有静态的,而且有动态的,并且这些因素往往综合作用,相互影响。以下介绍影响旋转机械(及其轴系)振动的主要因素:
通常轴承座的振动幅值与转子激振力的大小成正比,与支承系统的动刚度成反比。所以,在转子激振力一定的条件下,轴承座的振动大小主要决定于支承系统的动刚度。增大轴承座的刚度,可使振动响应峰值转速略有抬高,但可较大的降低轴承座振动峰值。为避免转子与支座发生共振现象,应使支座自振频率与工作频率之比大于2。
三、振动分析之轴承特性对振动影响
轴承是提供转子系统阻尼的主要来源。阻尼的大小不仅对振动系统的稳定性有直接的影响,而且对振动响应峰值也有很大的影响。理论计算和试验表明,轴承的动力特性不仅与轴承的几何尺寸有关,而且还与轴承型式、流体介质和流动状态、线性与非线性计算方法等因素有关。目前一致认为减小轴承的长径比能提高油膜刚度,增大轴承偏心率,提高轴承的稳定性;当间隙比较小时,增大间隙比可提高轴承的刚度和阻尼,增加轴承的稳定性,当间隙比较大时,反而会降低稳定性,使失稳转速降低;应用低粘度的润滑油或提高平均油温,可以增加轴承的稳定性;从轴承型式上,一般认为圆轴承的承载能力*强,但稳定性较差,椭圆轴承稳定性较好,可倾瓦轴承稳定性*好。
四、振动分析之平衡质量对振动影响
在线性系统(绝大多数情况),转子不平衡响应的峰值与转子残余不平衡量的大小成正比。减少不平衡量可以明显地降低响应峰值,尽可能的提高转子动平衡精度是提高转子振动品质的有效措施。
五、振动分析之转子温度对振动影响
在高参数或超临界汽轮机中,高、中压转子温度较高,这会引起转子材料弹性模量的变化。材料的弹性模量随温度的升高而降低,从而使转子的弯曲的刚度和临界转速降低,故在分析计算中应计入转子温度变化的影响。当汽缸或轴承座温度较高时(如空载下汽轮机叶片的鼓风作用),会引起支撑系统动刚度降低,使得轴瓦振动增大。另外,当负荷运行后,如果转子存在不均匀的温度分布,会导致转子产生热弯曲,引起振动增大。
六、振动分析之气流激振对振动影响
在高参数、大容量,尤其是超临界汽轮机的高压转子中,由于汽隙(叶顶间隙和汽封间隙)的不均匀会引起附加的蒸汽力作用,他可能影响轴系的稳定性,使失稳转速降低。另外,对于喷嘴调节的汽轮机,在某些负荷工况,因部分进汽改变轴承的动特性,也可能导致轴承失稳。
七、振动分析之转子不对中对振动影响
安装因素是轴系振动一个重要影响因素,对于动平衡质量较好的转子,如果连接偏差较大,也会引发振动。在轴系中,找中时应进行预调,以保证在热态时轴系是一条光滑曲线,减少轴心的偏差,确保轴承有良好的动力特性。此外,在安装时,要保证动、静部件间隙均匀,且尺寸合理,防止局部间隙过小引起的,动静碰摩而产生振动以及径向间隙偏差较大引起汽流激振。
八、振动分析之运行操作对振动影响
维持机组正常的运行方式是保证机组振动状态稳定的因素之一。启机过程中应根据需要在一定的转速下进行暖机,防止因转子或汽缸膨胀不畅引发振动。在运行中应严防可能引起转子弯曲的汽机进水、进低温蒸汽等异常操作。另外,发电机的非同期并列除对轴系产生扭转振动冲击外,也可能产生较大的弯曲振动。