漲知識,軸心位置圖的用途及分析方法!

在機組啟、停機階段所得到的軸心位置趨勢圖可以了解機組隨轉速變化時,轉子在軸承內的工作情況以及軸在軸承的工作位置是否在設計範圍之內;在機組帶負荷過程,軸心位置的趨勢圖將反映軸承熱態標高變化情況及蒸汽作用力對轉子工作位置的影響。但是需要注意的是:由於高中壓轉子的工作溫度較高,在支承處其轉子的周向膨脹速度往往大於支持軸承的周向膨脹速度,因此在軸心位置測試應根據轉子的實際溫度進行補償;對於瓦間支持的可頃瓦軸承,還應考慮支持瓦塊的上浮量。

事實上軸心位置圖是用來監測在不同工況下(轉速變化、負荷變化,溫度變化)軸在軸承中的工作位置的變化情況。對於橢圓軸承而言,機組從零轉到工作轉速下,其軸在軸承中的工作位置將隨著轉速的升高而上升並且偏向一邊,其偏向的方向同轉子的旋轉方向是密切相關的,如果轉子是順時針旋轉的,則轉子將偏向左側(從機頭向機尾看),而轉子是反時針旋轉時,則軸將偏向右側;而對於可頃瓦軸承來講則應視瓦間支承和瓦塊支承而定,對於瓦間支承,則軸將隨著轉速的升高而升高,且轉子基本沒有左右移動的現象,即在工作速下,軸基本工作在軸承的垂直軸線上(這裡沒有考慮相鄰軸承及蒸汽力對轉子的影響);而對於瓦塊支承的軸承,其軸的工作位置基本同橢圓軸承類似。

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渦流感測器輸出的間隙電壓反映了探頭與轉軸之間的距離,根據軸承間隙和感測器間隙電壓變化情況,可以比較準確地計算出轉子在軸承內的位置。將不同轉速(或負荷、電流等)下的軸頸中心位置點連接起來,即可繪製出軸中心位置隨轉速(或負荷、電流等)的變化曲線,稱為軸中心位置曲線。

1.1 判斷軸承承載情況

軸頸中心位置、軸承溫度、油膜壓力、軸承承載這四個參數之間具有較強的關聯性。軸頸中心位置高,軸承承載輕,軸承油膜壓力小,軸承溫度低;軸頸中心位置低,軸承承載重,軸承油膜壓力大,軸承溫度高。隨著轉速的升高和負荷的增大,軸頸中心位置上移,油膜壓力逐漸減小。

1.2 判斷軸承工作狀況

軸頸中心位置直接影響軸承工作狀況。承載輕的軸承穩定性較差,承載重的軸承穩定性較好。根據軸頸中心位置也可以對軸承工作狀況和烏金損壞原因進行分析。如果軸頸中心位置過低,將會導致轉軸與烏金之間的油膜厚度過薄,軸承容易損壞,振動也會變得不穩定。通常希望軸頸工作在軸承中下部,這樣能比較好地形成油楔,穩定地支承轉子。

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1.3 判斷轉子對中情況

正常情況下,軸頸中心應該位於軸承中下部。如果聯軸器兩側的兩個軸承,軸頸中心位置偏差較大,如圖22所示,說明兩個轉子之間存在著一定程度的不對中。

1.4判斷軸承相對標高狀況

如果軸承標高偏高,那麼軸頸中心位置偏下。如果軸承標高偏低,那麼軸頸中心位置偏上。標高與軸頸中心位置之間有對應關係。因此,根據軸頸中心位置,可以定性判斷軸承相對標高狀況。

1.5對系統動力特性的影響

軸承油膜剛度和阻尼係數隨軸頸在軸承中偏心率而發生變化。隨著偏心率的增大,剛度、阻尼係數非線性增大,系統動力特性有可能發生較大變化。以三支承轉子(兩個轉子採用三個軸承支承)為例,中間軸承標高過低時,該軸承不承載,基本「脫空」,三支承變為了兩支承,系統動力特性將會發生較大變化,需要引起重視。

從軸心位置圖可以看出偏位角、偏心距、最小油膜的厚度,從而判斷轉子運行是否平穩。一般來說,大機組轉子軸心位置的偏位角應該在20°~50°之間,最小油膜厚度大約為(30~200)μm。如果偏位角過大,則表明軸心位置上移,預示著轉子很容易發生不穩定渦動;如果最小油膜厚度產生變化,明顯變小則表明很可能出現磨損或者油溫、瓦塊溫度明顯增高,變大則表明潤滑油的粘度變大。

1.6 可觀察投高壓頂軸油后軸頸浮起量,並依此可以用來確定頂軸油泵、油路是否正常。

1.7發生油膜失穩時,軸頸在軸承中應該處於小偏心的位置。

根據軸心靜態軌跡以及和油溫、油壓等相應參數的比較,可以確定軸頸偏心率的變化是否是油膜變化所致。

1.8 判斷轉子失穩原因。

當轉子發生汽流激振時,一個可能的原因是汽門的開啟順序使得轉子受到額外的向上的作用力,軸頸在軸承中向小偏心方向移動,抑制失穩的能力降低,進而發生失穩。在判斷失穩是否出自這一原因時,軸心位置圖是有用的。

1.9 當缸體左右位置變化時可引起軸承相對軸頸位置的變化。

因此可以判斷缸體跑偏,缸體受到側向推力,軸承座在台板上滑動不良等缺陷。

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