某船用汽輪發(fā)電機(jī)組油膜振蕩診斷

油膜振蕩是高速滑動(dòng)軸承的一種特有故障，轉(zhuǎn)子發(fā)生油膜振蕩時(shí)足以引起轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)零部件的損壞。在一些大型的汽輪發(fā)電機(jī)組中，油膜振蕩還可能導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組毀壞，造成嚴(yán)重事故。對(duì)發(fā)生油膜振蕩的機(jī)組，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行診斷，采取有效的防護(hù)措施消除故障，以避免重大損失，保證機(jī)組正常運(yùn)行。本文對(duì)導(dǎo)致某船用汽輪發(fā)電機(jī)組異常振動(dòng)的油膜振蕩進(jìn)行診斷研究，同時(shí)對(duì)其成因進(jìn)行了分析。

1)基本情況。

某船用汽輪發(fā)電機(jī)組為剛性安裝，額定功率為1 100 kW，汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速8 475 r/min，發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1 500 r/min。在該船等級(jí)修理時(shí)，將汽輪發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)部分返原制造廠進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，并對(duì)機(jī)組進(jìn)行了恢復(fù)。機(jī)組恢復(fù)后在運(yùn)行過程中間或伴有吼叫聲，振動(dòng)與以往相比明顯增大，操作人員肉眼就能觀察到機(jī)組振動(dòng)得厲害，嚴(yán)重影響了機(jī)組的正常運(yùn)行，并對(duì)其它艙室的居住性及設(shè)備運(yùn)行環(huán)境產(chǎn)生影響。

2)監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)異常，對(duì)其實(shí)施了振動(dòng)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)時(shí)，發(fā)電機(jī)負(fù)載為1 000 kW。

(1)測(cè)點(diǎn)布置。

對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組共布置了8個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中1#～8#測(cè)點(diǎn)分別為汽輪機(jī)自由端、汽輪機(jī)輸出端、齒輪箱小齒輪輸入端、齒輪箱小齒輪自由端、齒輪箱大齒輪自由端、齒輪箱大齒輪輸出端、發(fā)電機(jī)輸入端、發(fā)電機(jī)自由端等8個(gè)部位的軸承，每個(gè)軸承測(cè)試垂向、橫向和軸向3向振動(dòng)速度有效值及相應(yīng)頻譜。

(2)測(cè)試儀器及設(shè)置。

測(cè)試儀器:VIBXpert振動(dòng)數(shù)據(jù)采集器。采集設(shè)置:采集2～1000 Hz內(nèi)速度有效值，單位mm/s，3次線性平均，分辨率0.25 Hz;同時(shí)采集2～10 000 Hz內(nèi)振動(dòng)信號(hào)。數(shù)據(jù)采集后用Omnitrend軟件進(jìn)行分析。

3)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析。

維護(hù)保養(yǎng)前后汽輪發(fā)電機(jī)組的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別見表1、表2。

從表1測(cè)試數(shù)據(jù)分別計(jì)算汽輪發(fā)電機(jī)組整機(jī)振動(dòng)烈度分別為3.37 mm/s、4.92 mm/s，維護(hù)保養(yǎng)后整機(jī)振動(dòng)烈度明顯增大。同時(shí)通過對(duì)頻譜進(jìn)行進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，維護(hù)保養(yǎng)后該機(jī)組的振動(dòng)頻譜中出現(xiàn)了64 Hz(為齒輪箱高速軸頻率142.5 Hz的0.449倍)這一異常頻率，該頻率處振幅占2～1 000 Hz通頻值的比例很大，尤其在齒輪箱高速側(cè)，詳見表2，且該頻率不隨機(jī)組負(fù)載情況而改變，而維護(hù)保養(yǎng)前該機(jī)組的振動(dòng)頻譜中并無(wú)該頻率出現(xiàn)。綜合分析，汽輪發(fā)電機(jī)組齒輪箱輸入軸側(cè)軸承存在油膜振蕩，該機(jī)組振動(dòng)增大應(yīng)由此引起，64 Hz即為油膜振蕩頻率。針對(duì)該機(jī)組特點(diǎn)建議調(diào)整齒輪箱輸入端軸系軸承的軸承間隙、拆檢軸瓦。

表1 汽輪發(fā)電機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)前后及調(diào)整后測(cè)試數(shù)據(jù) mm/s

表2 維護(hù)保養(yǎng)后(調(diào)整前)2～1 000 Hz通頻幅值及64 Hz處幅值與所占通頻幅值的比例

4)診斷驗(yàn)證。在對(duì)該機(jī)組汽輪機(jī)軸瓦進(jìn)行刮瓦并對(duì)其軸承間隙進(jìn)行調(diào)整 (由原來(lái)的2.8 mm調(diào)整為1.8 mm)后，再次在相同工況下對(duì)汽輪機(jī)組進(jìn)行了振動(dòng)監(jiān)測(cè)，測(cè)試數(shù)據(jù) (見表1)明顯下降，頻譜中不再出現(xiàn)油膜振蕩頻率成分。依據(jù)調(diào)整后的測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算汽輪發(fā)電機(jī)組整機(jī)振動(dòng)烈度為3.33 mm/s，已恢復(fù)原有水平，按GB/T 16301－2008機(jī)組振動(dòng)處于良好狀態(tài)。通過與修理技術(shù)人員交流得知，該汽輪機(jī)維護(hù)保養(yǎng)后回裝時(shí)的軸承間隙為長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)值，之前在此間隙下未曾發(fā)生過油膜振蕩現(xiàn)象，但本次回裝時(shí)，除了汽輪機(jī)外，齒輪箱和發(fā)電機(jī)均未進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，這導(dǎo)致機(jī)組原平衡狀態(tài)得到破壞而引起油膜振蕩發(fā)生。

5)結(jié)論。通過對(duì)該船用汽輪發(fā)電機(jī)組油膜振蕩的診斷研究，可以得出以下結(jié)論:①該船用汽輪發(fā)電機(jī)組汽輪機(jī)側(cè)軸承發(fā)生油膜振蕩導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)異常;②多廠家設(shè)備組合的機(jī)組進(jìn)行維修時(shí)，如某一廠家設(shè)備進(jìn)行了修理維護(hù)，其它各家設(shè)備也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，不能單純頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳，否則修后容易出現(xiàn)性能下降或引入新的故障;③機(jī)組修理后首次動(dòng)車時(shí)，應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，為機(jī)組以后的啟停、運(yùn)行和診斷振動(dòng)故障提供依據(jù)。