300 MW机组汽轮机轴瓦油膜振荡分析与处理

天津华能杨柳青热电有限责任公司8号机组汽轮机运行中3号轴瓦发生故障,通过分析轴瓦Y向振动趋势图、轴承Y向振动异常点频谱图,确定振动原因为油膜激振。分析出现故障的原因为轴承间隙配合超标、轴瓦压比小、轴瓦载荷分布不合理等。并采取调整轴瓦压比、减小轴瓦顶隙、调整轴瓦标高等手段来提高轴瓦稳定性,进而消除油膜振荡的隐患。     

柴油机配气滚轮浮环轴承润滑特性优化研究

为研究配气机构滚轮浮环衬套动态载荷、运动与润滑特性的内在联系,以某高指标船用柴油机配气机构排气滚轮浮环轴承为对象,考虑动态载荷、弹性变形,建立了润滑仿真模型。研究了浮环衬套供油、间隙匹配、浮环衬套厚度等关键结构参数对滚轮浮环轴承动态润滑特性的影响规律。结果表明：浮环衬套周向油槽能增加供油流量,但对内圈油膜厚度、油膜压力不利;浮环衬套间隙匹配对内外圈油膜影响规律不同,但优化匹配方案能有效改善油膜厚度、油膜压力、平均热载等润滑特性;适当减薄浮环衬套厚度,也对润滑特性有益。     

内燃机滑动轴承弹性液体动力学的模拟研究

通过对内燃机轴承弹性液体动力学计算,得出各工况下的轴承载荷,可了解不同间隙对轴承的性能影响,其中包括轴承压力、最小油膜厚度、摩擦功损失,以及相对应的机油流量等情况。     

曲轴平衡率对主轴承润滑特性的影响

针对某型柴油机功率提升后主轴承润滑性能恶化的现象,考虑轴颈与轴瓦表面粗糙度、曲轴与轴承座弹性变形的影响,建立了12 V90°柴油机主轴承的润滑分析计算模型.根据弹性流体动力润滑、轴承动力学及平衡率计算理论,分析了不同曲轴平衡率对主轴承的润滑性能的影响.采用正交试验研究了平衡率、轴承宽度及轴承间隙对最小油膜厚度、最大油膜压力、平均摩擦损失功和峰值粗糙接触压力的影响,并提出了改进方案.结果表明:曲轴平衡率对主轴承润滑性能有很大的影响,对最小油膜厚度、最大油膜压力和峰值粗糙接触压力的影响权重与轴承间隙相接近,均低于轴承宽度;平衡率对平均摩擦损失功的影响权重最大;相比轴承宽度、轴承间隙等影响因素,曲轴平衡率在强化柴油机主轴承润滑设计阶段也应重点考虑.     

超超临界1000MW机组油膜涡动故障分析和处理

某电厂国产超超临界1 000MW汽轮发电机组在调试启动中发生强烈的低频油膜涡动故障,油膜涡动发生在中压3、4号可倾瓦轴承。通过对振动特征和安装数据的分析,判断机组增加顶轴油管等因素导致轴承自位能力和稳定性降低是引起油膜涡动的主要原因。通过修改顶轴油管道布置,并对4号轴承标高和顶隙进行调整,消除了机组油膜涡动故障。     

600MW汽轮发电机组的动态标高及载荷的计算

精确地计算、调整汽轮发电机组轴系的轴承标高，是保证机组稳定、安全运行的重要措施。因为标高决定了各轴承的载荷分布，从而直接影响转子轴承油膜的稳定性。在静态标高计算的基础上编制了动态标高的计算程序，所编制的程序可计算包括固定瓦、可倾瓦轴承在内的机组各种轴承的油膜厚度和特征参数，并可把轴承特性、动态标高及载荷分布结合在一起迭代计算，用该程序计算了600MW汽轮发电机组轴系的动态标高及动态载荷分布，得出了动态计算比静态计算提高精度的百分比，为该类机组的设计和安全运行提供理论参考。     

应用LIF法精确测量油膜厚度以改善十字头轴承的承载能力

大型二冲程柴油机十字头轴承，由于其摆幅小，摆动速度低，比负荷高，而使流体动压作用受到限制，工作中的润滑条件严酷。十字头轴承在承载表面上有几条轴向油槽以便在轴承摆动中促使油膜的形成。然而，这些油槽削弱了因流体动压作用而形成厚油膜，使轴承变得更容易出现咬粘和疲劳裂损。发动机不断地向着更加紧凑和增加输出功率的方向发展的趋势提高了轴承的比负荷，导致了更加严酷的润滑条件。因此，有必要改进十字头轴承的承载能力。现在所做的研究是找出如何改进十字头轴承之承栽能力的方法。采用一种动压加载轴承试晗装置，能够模拟实际发动机十字头轴承的载荷型式和摆动送动以排除导致咬粘发作的油膜厚度和载荷。传统的方法是使用一可更换的传感器，同时，根据理论轴承直径间隙和测量传感器与轴之间的距离存在的差异计算出油膜厚度。因此，传统方法排除了传感器就接在上面的轴承座的弹性变形量，该变形量远远大于油膜厚度，故产生一个不能容许的测量误差。替代它的是采用激光感应荧光（LIF）新型方法对油膜厚度作精确测量。该方法，是将一很细的光导纤维传感器置于承载表面，油膜厚度能得到直接测量而没有轴承座变形的影响。通常认为，减小轴承间隙比可有效提高整个轴承块的挤压效应，从而改善承载能力。然而，当间隙比变得太小时，会发现形成充分的动压楔形油膜的能力下降并危及承载能力。因此，使用很低的间隙比去提高挤压效应，需要一种提高楔效应的机理。即使在轴承间隙比很小时，在轴向油槽两边增加很浅的斜坡也会改善楔效应，故整个润滑条件的改善是可以预期的。润滑条件对斜坡外形很敏感。大的斜角抑制楔效应并减小油模厚度。同时还认为加大斜面长度会改善楔?     

轴承动态标高变化引起的转子油膜失稳的试验研究

设计出了适合于现场测试的汽轮机组轴承标高动态测量装置。利用该装置对国产某300MW汽轮机轴承的动态标高进行了测量。测量结果表明，该型汽轮机组在开机至带满负荷的过程中，2号轴承的标高持续上抬，最大上抬量达400μm，而3号轴承的标高有所下降，从而导致2号轴承的动态载荷过大，1号轴承的载荷减轻，进而使得1号轴承的油膜失稳，2号轴承的润滑状态恶化。     

汽轮发电机密封瓦引发的不稳定振动分析

为研究某大型汽轮发电机上发生的轴承振动周期性波动故障机理,以单流环式密封瓦为对象,应用Reynolds方程建立了密封瓦力学分析模型,分析了氢气侧压力对密封瓦工作状态的影响。考虑油膜流动热效应,建立了油膜温度分布求解模型。结果表明:在大偏心率、大油黏度和小密封瓦间隙下油膜温升较大;在轴颈同步正向涡动状态下,轴颈截面会出现温差,导致发电机转轴发生热弯曲;通过变密封油温试验确认了发电机振动周期性波动故障的原因,可采取减小轴颈晃度和不平衡引发的同步涡动、适当增大密封瓦间隙等措施解决了机组振动故障。     

大型核电汽轮机推力轴承油膜失稳振动研究

针对某些机型核电汽轮机出现轴向振动与径向振动耦合的现象,采用大型核电汽轮发电机组推力轴承可倾瓦块模型,对运行中油膜失稳引起的自激振动进行了机理分析。通过建立转子轴向运动方程,对某650 MW核电机组启机过程中推力轴承载荷进行了测量,计算得出不同轴向载荷和推力轴承间隙比条件下的油膜刚度和阻尼,并分析了推力轴承油膜失稳引起的转子轴向自激振动的频率特点。结果表明:轴向载荷、转速和油膜阻尼是引起推力轴承可倾瓦块轴向自激振动的主要因素;减小推力轴承间隙和增大润滑油压可以抑制转子轴向自激振动。     

燃气轮机悬臂式鼠笼与挤压油膜耦合刚度研究

为了获得更加准确的支撑刚度,采用流固耦合方法对一种燃气轮机自由动力涡轮用的悬臂式鼠笼结构阻尼器进行了刚度研究。利用控制变量法研究了有油膜与无油膜情况、油膜半径间隙(c)、油膜长度(L)、润滑油粘度(μ)以及润滑油流量(G)对鼠笼弹性支承刚度的影响。研究表明:当半径间隙小于0.25 mm时,变形量与油膜半径间隙c~3成正比规律;当大于0.25 mm时,不符合该规律;鼠笼变形量与油膜长度L、润滑油粘度μ以及润滑油流量G~(-0.5)近似成正比。     

柴油机连杆大端计算载荷的研究

<正> 连杆强度计算,广泛采用有限元法。为使计算应力接近于实际应力,计算时,大端的边界条件应采用连杆轴承油膜压力,而连杆大端刚度较弱,计算连杆轴承油膜压力的流体动力润滑雷诺方程应计入弹性变形影响。为此作者设计了一套测量连杆大端弹性变形的模拟装置。采用激光散斑技术,测定连杆大端(模型)在模拟的工作条件下产生的弹性变形量。同时在模拟装     

轴承-转子系统稳定性实验研究

研究了圆轴承非线性油膜力支承下转子系统动力学特性及稳定性,以及不平衡量及轴承参数对稳定性影响规律.结果显示,适当增大转子不平衡量、减小轴承长径比、降低润滑油黏度、减小轴承间隙会提高转子-轴承系统稳定性.对圆轴承支承下转子-轴承系统动力学特性进行了实验研究,给出了系统油膜失稳规律,验证了理论分析结果,同时验证了提出的模型正确.研究结果为油膜失稳故障预测及防范提供参考.     

车用汽油机活塞销座轴承润滑特性

利用活塞、连杆系统多体动力学分析结合弹性流体动力学润滑(EHL)模型,研究了活塞销座轴承的润滑特性.首先建立了活塞、活塞销和连杆的有限元模型,利用Craig-Bampton方法对其进行了自由度缩减以降低求解规模,然后在活塞销座轴承和连杆小头轴承引入EHL润滑模型,计算了活塞销座轴承的油膜厚度、油膜压力和干接触压力等轴承润滑特性参数.研究了是否考虑活塞和活塞销的结构弹性及油膜空穴对计算结果可能产生的影响,分析了活塞销孔间隙、活塞销刚度和活塞销孔几何形状等参数对其润滑特性的影响,用不同形状销孔的润滑特性计算结果解释了发动机热拉伤试验中出现的活塞销孔拉伤情况.结果表明:活塞和活塞销的结构弹性及油膜空穴是汽油机活塞销座轴承分析中不可忽略的影响因素;活塞销刚度和活塞销孔几何形状对活塞销座轴承润滑特性有重要的影响.     

不同载荷状态下可倾瓦轴承低频振动分析与比较

针对大型旋转机械可倾瓦轴承低频振动问题,通过联合求解轴承润滑和瓦块动力学方程,采用数值仿真方法分析了可倾瓦轴承瓦块的颤振现象,结合汽轮发电机组上发生的2种类型失稳故障实例,分析了油膜失稳和瓦块颤振2种故障振动特征.结果表明:油膜失稳和瓦块颤振都有可能导致可倾瓦轴承出现低频振动,这2种故障模式下所出现的失稳现象很相似,频率均为低频,幅值均随转速的升高而增大,很容易混淆;可倾瓦轴承轻载时容易出现油膜失稳故障,重载时容易出现瓦块颤振现象;油膜失稳时转轴振动和轴承振动较大,瓦块颤振时转轴振动较小而瓦块振动较大.     

船用柴油机连杆小头轴承润滑分析

应用AVL EXCITE PU软件建立了某船用柴油连杆与弹性流体动力润滑轴承的多体动力学计算模型。计算分析了表面粗糙度、半径间隙、活塞销刚度对油膜动态特性的影响。分析结果表明:表面粗糙度增大,不利于油膜润滑;轴承半径间隙适当减小,有利于油膜润滑;供油方式改为压力供油改善油膜润滑没有明显;在缸内燃气爆发时刻之后,滑油填充率明显下降,有瞬时断油之虞。据此,为结构设计优化提供了理论依据。     

连通管-涡流传感器轴系标高多点同时测试系统及应用

大型汽轮发电机组一个多支撑结构,轴系中任一轴承标高的变化都将影响所有轴承的载荷分配,因此研究轴系标高测试技术,提供准确的轴系标高调整数据,对机组稳定运行十分重要.介绍了基于连通管和涡流传感器原理的轴系标高测试系统,该系统可同时测量机组多个轴承标高值随运行工况的变化情况,叙述了其工作原理、硬件和软件设计,分析了系统的几个     

不同曲轴平衡率下柴油机主轴承润滑特性分析及变壁厚优化设计

基于弹性流体动压润滑及多体动力学理论,以某船用大功率柴油机主轴承为研究对象,考虑曲轴主轴承的弹性变形、表面粗糙度、供油特性等因素,建立主轴承的弹性液体动力学仿真分析模型;通过试验对该模型建立方法进行了验证。基于该模型,分析了曲轴平衡率对主轴承最小油膜厚度、最大油膜压力、轴心轨迹及滑油填充率等润滑特性参数的影响规律,并就主轴承边缘接触压力较大的现象进行了变壁厚设计优化。研究表明:曲轴平衡率从0增大到100%,主轴承最大油膜压力平均值减小60%,最小油膜厚度平均值增大5倍,轴心轨迹偏心率减小;通过变壁厚优化设计,主轴承最小油膜厚度最小值增大24%,最大粗糙接触压力减小40%,粗糙边缘承载较大的现象得到有效改善。     

轴承标高对多跨转子-轴承系统非线性稳定性的影响研究

建立了考虑转子-轴承标高与非线性油膜力的多跨转子-轴承系统高维非线性动力学模型。利用固定界面模态综合法对该模型进行降维,采用Newmark逐步积分法对降维后的动力学模型进行数值计算,可得到转子在各种标高情况下发生油膜失稳的转速门槛值和轴承标高变化对系统动力稳定性的影响规律。对200MW汽轮发电机组转子-轴承系统计算分析表明：由于低压转子后轴承的标高抬起,将导致发电机转子前轴承轴颈的失稳转速显著提前,系统的稳定性降低。分析结果从理论上解释了电站200MW汽轮发电机组发电机前轴承处转子易发生油膜失稳的原因,并且证明了本文所提出方法的有效性。     

国产300MW汽轮机4号轴承不稳定振动问题研究

在对国产300MW汽轮机低压转子与轴承系统的结构特点分析基础上,结合大量现场试验研究,分析了300MW汽轮机4号轴承不稳定振动的特点。主要从真空变化、轴封蒸汽参数变化以及负荷、轴承标高等的变化对4号轴承不稳定振动的影响加以分析,总结了引起4号轴承不稳定振动的原因,并提出了控制4号轴承不稳定振动的运行与维护措施。