油膜振荡分析和总结.docx

油膜振荡

Oil whip,油膜振荡

油膜振荡发生在油润滑滑动轴承的旋转设 备中，在转子正常工作时，轴颈中心和轴承中心并不重合，而是存在一个偏心距 e，当载荷不变、油膜稳定时，偏心距 e保持不变，机组运行稳定，轴颈 上的载荷Ｗ与油膜压力保持平 衡，若外界给轴颈一扰动力，使轴心O1位置产生一位移△e而达到新位置，这时油膜压力由 p变为p′，因而不再与此时的载荷W′(W′-W)平衡，两者的合力为 F，其分力F1将推动轴颈回到起初的平衡位置O1，而在分力F2的作用下，轴颈除了以角速度?棕作自转外，还将绕O1涡动(涡动方向与转动方向相同 )，其涡动速度约为角速度的一半，称为油膜涡动(半速涡动)。油膜涡动产生后就不消失，随着工作转速的升高，其涡动频率也不断增强 ，振幅也不断增大。如果转子的转速继续升高到第一临 界转速的2倍时，其涡动频率与一阶临界转速相同，产生共振，振幅突然 骤增，振动非常剧烈，轴心 轨迹突然变成扩散的不规则曲线，半频谐波振幅值就增加到接 近或超过基频振幅，若继续提 高转速，则转子的涡动频率保持不变，始终等于转子的一阶临界转速 ，这种现象称为油膜振荡 。

发生油膜振荡时，其主要特征是：

发生强烈振动时，振幅突然增加，声音异常。

振动频率为组合频率，次谐波非常丰富，并且与转子的一阶临界转速相等的频率的振幅接近或超过基频振幅；

工作转速高于第一临界转速的 2倍时才发生强烈振动，振荡频率等于转子的第一临界转速，并且不随工作转速的变化而变化，只有工作转速 低于2倍第一临界转速后，剧烈振动才消失；

轴心轨迹为发散的不规则形状，进动方向为正进 动；

轴承润滑油温度变化对振动有明显的影响，降低润滑油温度可 以有效地抑制振

动。概述

轴瓦自激振动是现场较常见的一种自激振动，它常常发生在机组启动升速过程中，特别是在超速时。当转子转速升到某一值时，转子突然发生涡动使轴瓦振动增大，而且很快波及轴系各个轴瓦，使轴瓦失去稳定性，这个转速不失稳转速。轴瓦失稳除与转速直接有关外，还与其他许多因素有关，因此轴瓦自激振动有时会在机组带负荷过程中发生中。下面将详细讨论其振动机理、轴瓦自激振动故障原因、诊断方法和消除措

第一节半速涡动和油膜振荡

轴瓦自激振动一般分为半速涡动和油膜振荡两个过程。转子工作转速在两倍转子第一临界转速以下所发生的轴瓦自激振动，称为半速涡动，因为这时自激振动频率近似为转子工作频率的一半。这种振动由于没有与转子临界转速发生共振，因而振幅一般不大，现场大量机组实结果多为40－100μm。转子工作转速高于两倍第一临界转速时所发生的轴瓦自激振动，称为油膜振荡，这时振动频率与转子第一临界转速接近，从而发生共振，所以转子表现为强烈的振荡。这时转轴和轴承的振幅要比半速涡动大得多，目前已检测到的轴承最大振幅可达600－700μm。

这时要指出，油膜振荡是涡动转速接近转子第一临界转速而引起的共振，而不是与转子当时的转速发生共振，因此采用提高转速的办法是不能避开共振的。

进一步研究表明，轴瓦在不同载茶下的失稳转速有较大的差别。图所示是轻载轴瓦，轴瓦失稳（半速涡动）在转子第一临界转速之前就发生，而且当转子转速达到两倍第一临界转速，就发生了油膜振荡。图所示是中载轴瓦，轴瓦失稳（半速涡动）在第一临界转速之后才发生，在高于两倍第一临界转速的某一转速下才发生油膜振荡。图所示是重载轴瓦，在油膜振荡之前没有发生半速劝，直到高于两倍第一临界转速较多时才发生油膜振荡，而且升速时发生油膜振荡的转速总比降速时油膜振荡消失的转速高，这种现象称为油膜振荡惯性效应。

第二节轴瓦自激振动的机理

要了解轴瓦内油膜如何能维持轴瓦自激振动，就行分析油膜力对轴颈的作用。为了简化起见，现以圆筒形轴瓦为例加以说明。

考虑一根没有受任何载荷，完全平衡的理想转轴。在高速转动时，其轴颈中心应位于轴承中心一个小位移，则转轴在轴承中的位置在正中心，这时偏离轴承中心的轴颈必然要受油膜弹性恢复力的作用，这个弹性恢复力又有迫使轴颈返回原位置的趋势。但是，由于轴颈的编移，油流所产生的压力分布发生了变化。在小间隙的上游侧，被轴颈带动而高速流动的润滑油，从大间隙流往大间隙，压力降低，即油膜压对轴颈的径向偏移线是不对称的，上游侧的压力比下洲侧的压力高。这个压差垂直于径向偏移线方向，它有迫使转轴沿着垂直于径向偏移线方向（切线方向）进行同向涡动的倾向。当这个切向力超过各种阻尼力时，转轴就会脱离平衡位置而产生涡动，涡动方向与转动方向一致。一旦发生涡动，整个转轴就围绕平衡位置涡旋，转轴将受到离心力作用。这个因涡动而产生的离心力将加大轴颈在轴瓦内的偏移量，从而进一步减少这个小