某船用汽輪發電機組油膜振蕩診斷

油膜振蕩是高速滑動軸承的一種特有故障，轉子發生油膜振蕩時足以引起轉子軸承系統零部件的損壞。在一些大型的汽輪發電機組中，油膜振蕩還可能導致整個機組毀壞，造成嚴重事故。對發生油膜振蕩的機組，應及時進行診斷，采取有效的防護措施消除故障，以避免重大損失，保證機組正常運行。本文對導致某船用汽輪發電機組異常振動的油膜振蕩進行診斷研究，同時對其成因進行了分析。

1)基本情況。

某船用汽輪發電機組為剛性安裝，額定功率為1 100 kW，汽輪機額定轉速8 475 r/min，發電機額定轉速1 500 r/min。在該船等級修理時，將汽輪發電機組的汽輪機部分返原制造廠進行維護保養，并對機組進行了恢復。機組恢復后在運行過程中間或伴有吼叫聲，振動與以往相比明顯增大，操作人員肉眼就能觀察到機組振動得厲害，嚴重影響了機組的正常運行，并對其它艙室的居住性及設備運行環境產生影響。

2)監測內容。

針對汽輪發電機組的振動異常，對其實施了振動監測。監測時，發電機負載為1 000 kW。

(1)測點布置。

對汽輪發電機組共布置了8個測點，其中1#～8#測點分別為汽輪機自由端、汽輪機輸出端、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、發電機輸入端、發電機自由端等8個部位的軸承，每個軸承測試垂向、橫向和軸向3向振動速度有效值及相應頻譜。

(2)測試儀器及設置。

測試儀器:VIBXpert振動數據采集器。采集設置:采集2～1000 Hz內速度有效值，單位mm/s，3次線性平均，分辨率0.25 Hz;同時采集2～10 000 Hz內振動信號。數據采集后用Omnitrend軟件進行分析。

3)監測數據分析。

維護保養前后汽輪發電機組的監測數據分別見表1、表2。

從表1測試數據分別計算汽輪發電機組整機振動烈度分別為3.37 mm/s、4.92 mm/s，維護保養后整機振動烈度明顯增大。同時通過對頻譜進行進一步分析發現，維護保養后該機組的振動頻譜中出現了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，詳見表2，且該頻率不隨機組負載情況而改變，而維護保養前該機組的振動頻譜中并無該頻率出現。綜合分析，汽輪發電機組齒輪箱輸入軸側軸承存在油膜振蕩，該機組振動增大應由此引起，64 Hz即為油膜振蕩頻率。針對該機組特點建議調整齒輪箱輸入端軸系軸承的軸承間隙、拆檢軸瓦。

表1 汽輪發電機組維護保養前后及調整后測試數據 mm/s

表2 維護保養后(調整前)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)診斷驗證。在對該機組汽輪機軸瓦進行刮瓦并對其軸承間隙進行調整 (由原來的2.8 mm調整為1.8 mm)后，再次在相同工況下對汽輪機組進行了振動監測，測試數據 (見表1)明顯下降，頻譜中不再出現油膜振蕩頻率成分。依據調整后的測試數據計算汽輪發電機組整機振動烈度為3.33 mm/s，已恢復原有水平，按GB/T 16301－2008機組振動處于良好狀態。通過與修理技術人員交流得知，該汽輪機維護保養后回裝時的軸承間隙為長期的經驗值，之前在此間隙下未曾發生過油膜振蕩現象，但本次回裝時，除了汽輪機外，齒輪箱和發電機均未進行相應調整，這導致機組原平衡狀態得到破壞而引起油膜振蕩發生。

5)結論。通過對該船用汽輪發電機組油膜振蕩的診斷研究，可以得出以下結論:①該船用汽輪發電機組汽輪機側軸承發生油膜振蕩導致機組振動異常;②多廠家設備組合的機組進行維修時，如某一廠家設備進行了修理維護，其它各家設備也應進行相應調整，不能單純頭痛醫頭、腳痛醫腳，否則修后容易出現性能下降或引入新的故障;③機組修理后首次動車時，應進行振動監測，為機組以后的啟停、運行和診斷振動故障提供依據。