半速涡动 vs 油膜振荡

weixin

一、半速涡动

当轴颈在轴瓦中转动时，在轴颈与轴瓦之间的间隙中形成油膜。油膜的流体动压力使轴颈具有承载能力。当油膜的承载力与外载荷平衡时，轴颈处于平衡位置；当转轴受到某种外来扰动时，轴颈中心就会在静平衡位置附近发生涡动，其振动频率约为转子回转频率的一半。因而，常称为半速涡动或半频涡动。半速涡动是一种自激振动，涡动保持在一稳定值，一般幅值较小。但半速涡动可能演变为发散情况，是属于不稳定振动。假设油在轴承中无端泄，轴瓦表面的油膜流动速度为零，轴颈表面的油膜流动速度与转速为小地磅的轴颐表面线速度相同。

二、油膜振荡现象

转轴的转动在失稳转速以前是平稳的，当达到失稳转速后即发生半速涡动。随着转速升高，涡动角速度也将随之增加，总是保持着约等于转动速度一半的比例关系。半速涡动一般并不剧烈，当转轴转速升到比第一阶临界转速的2倍稍高以后，由于这时半速涡动的涡动速度与转轴的第一阶临界转速相重合即产生共振。表现为强烈的振动现象，称为油膜振荡。油膜振荡一旦发生后，就将始终保持约等于转子一阶临界转速的涡动频率，而不再随转速的升高而升高。油膜振荡的转速特性分三种情况，均表明了随转速变化的正常转动、平速涡动和抽膜振荡的三个阶段。

图1 油膜振荡示意图

其中，一条曲线表示振动频率的变化，一条曲线表示振动幅值的变化。失稳转速在一阶临界转速之前，失稳转速在一阶临界转速之后，这两种情形的油膜振荡都在稍高于2倍临界转速的某一转速时发生，失稳转速在2倍临界转速之后，转速稍高于2倍临界转速时，转轴并没有失稳，直到比2倍临界转高出较多时，转轴才失稳。而降速时，油膜振荡消失的转速要比升速时发生油膜振荡的转速低，表现出油膜振荡的一种“惯性”现象。

图2 油膜振荡的惯性效应示意图

三、油膜振荡故障特征

油膜振荡总是发生在转速高于转子系统一阶临界转速的2倍以上。

油膜振荡的频率接近转子的一阶临界转速，即转速再升高，其频率基本不变。

油膜振荡时，转子的挠曲呈一阶振型。

油膜振荡时，振动的波形发生畸变，在工频的基波上叠加了低频成分，有时低频分量占主导地位。低频振动的幅值，轴承座振动可达40pm以上，轴振动可达100~150pm以上，且振幅不稳轴心轨迹发散。

油膜振荡时，转子涡动方向与转子转动方向相同，轴心轨迹呈正弦振动。

油膜振荡的发生和消失具有突然性，并具有惯性效应。即升速时产生振荡的转速比降速时振荡消失的转速要大。

油膜振荡剧烈时，随着油膜的破坏，振荡停止；油膜恢复后，振荡再次发生。这样持续下去，轴颈与轴承不断碰摩，产生撞击声，轴瓦内油膜压力有较大波动。

油膜振荡对转速和油温的变化较敏感，一般当机组发生油膜振荡时，随着转速的增加，振动不下降。随着转速的降低，振动也不立即消失，称为滞后现象。提高进油度，振动一般有所降低。

轴承载荷或偏心率越小，r/c越小，越易发生油膜振荡。

来源：发电厂全能值班员技术交流与培训微信公众号（ID：fdcyx55）