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表1-2? 油膜渦動與油膜振蕩振動敏感參數
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 續表
?????? 五、油膜渦動與油膜振蕩的故障原因及治理措施
???? ? 根據油膜軸承的工作原理，油膜渦動與油膜振蕩的故障原因及治理措施如表1-3所示。
表1-3? 油膜渦動與油膜振蕩故障原因及治理措施
????? 六、診斷實例
???? ??例1：圓筒瓦油膜振蕩故障的診斷
某氣體壓縮機運行期間，狀態一直不穩定，大部分時間振值較小，但蒸汽透平時常有短時強振發生，有時透平前后兩端測點在一周內發生了20余次振動報警現象，時間長者達半小時，短者僅1min左右。圖1-7是透平1＃軸承的頻譜趨勢，圖1-8、圖1-9分別是該測點振值較小時和強振時的時域波形和頻譜圖。經現場測試、數據分析，發現透平振動具有如下特點。
圖1-7 1*軸承的測點頻譜變化趨勢
圖1-8? 測點振值較小時的波形與頻譜
??????????????????????????????????????? 圖1-9? 測點強振時的波形和頻譜
(1)正常時，機組各測點振動均以工頻成分(143.3Hz）幅值最大，同時存在著豐富的低次諧波成分，并有幅值較小但不穩定的69.8Hz（相當于0.49×）成分存在，時域波形存在單邊削頂現象，呈現動靜件碰磨的特征。
(2)振動異常時，工頻及其他低次諧波的幅值基本保持不變，但透平前后兩端測點出現很大的0.49×成分，其幅度大大超過了工頻幅值，其能量占到通頻能量的75%左右。
(3)分頻成分隨轉速的改變而改變，與轉速頻率保持0.49×左右的比例關系。
(4)將同一軸承兩個方向的振動進行合成，得到提純軸心軌跡。正常時，軸心軌跡穩定，強振時，軸心軌跡的重復性明顯變差，說明機組在某些隨機干擾因素的激勵下，運行開始失穩。
(5)隨著強振的發生，機組聲響明顯異常，有時油溫也明顯升高。
?診斷意見：根據現場了解到，壓縮機第一臨界轉速為3362r/min，透平的第一臨界轉速為8243r/min，根據上述振動特點，判斷故障原因為油膜渦動。根據機組運行情況，建議降低負荷和轉速，在加強監測的情況下，維持運行等待檢修機會處理。
生產驗證：機組一直平穩運行至當年大檢修。檢修中將軸瓦形式由原先的圓筒瓦更改為橢圓瓦后，以后運行一直正常。
?例2：催化氣壓機油膜振蕩
某壓縮機組配置為汽輪機十齒輪箱＋壓縮機，壓縮機技術參數如下：
工作轉速：7500r/min???????????? 出口壓力：1.OMPa
軸功率：1700kW????????????????? 進口流量：220m3 /min
進口壓力：0.115MPa????????????? 轉子第一臨界轉速：2960r/min
1986年7月，氣壓機在運行過程中軸振動突然報警，Bently 7200系列指示儀表打滿量程，軸振動值和軸承座振動值明顯增大，為確保安全，決定停機檢查。
揭蓋檢查，零部件無明顯損壞，測量轉子對中數據、前后軸承的間隙、瓦背緊力和轉子彎曲度，各項數據均符合要求。對轉子進行低速動平衡后重新安裝投用，振動狀況不但沒有得到改善，反而比停機前更差。氣壓機前端軸振動值達到185μm，其中47Hz幅值為181μm, 125Hz幅值為42μm，如圖1-10（a）所示。氣壓機后端軸振動值為115μm，其中47Hz幅值為84μm，125Hz幅值為18μm，如圖1-10（b）所示。軸心軌跡為畸形橢圓。氣壓機前后軸承座水平方向振動劇烈，分別達到39μm、29μm。
????????????????????????????????????? 圖1-10? 氣壓機軸承振動頻譜
為進行故障識別，又一次進行升速試驗，記錄振動與轉速變化的關系，氣壓機升速過程三維譜圖，如圖1-11所示。
前后軸承振動頻譜圖均發現有47Hz低頻峰值存在，觀察三維譜圖可發現，當升速至4260r/min時出現半速渦動，隨著轉速的上升，渦動頻率和振幅不斷增加，當渦動頻率達到47Hz時不再隨轉速而上升，轉速提高到7500r/min工作轉速時，振動頻率仍為47Hz，但振幅非常大，低頻分量為179μm，而工頻分量只有40μm。
診斷意見：對轉子一支承系統進行核算，發現轉子第一臨界轉速為：2820r/min（47Hz）。
據此進一步分析發現，其振動特征及變化規律與典型的高速輕載轉子的油膜振蕩故障現象完全吻合。因此可以判定其故障原因為油膜振動。
由于油膜振蕩故障危害極大，可能在短時間內造成機組損壞，所以必須立即停機檢修處理。
?生產驗證：停機后解體檢查發現，軸瓦巴氏合金表面發黑，上瓦有磨損并伴有大量小氣孔，前軸承巴氏合金有部分脫落。更換新的可傾瓦軸承后，再次啟動機組，47Hz的低頻分量不再出現，油膜振蕩故障消失。
圖1-11? 前軸承升速過程振動瀑布圖
七、油膜振蕩的防治措施
????? ?由于油膜振蕩故障危害極大，極有可能在瞬間造成機毀人亡的重大事故，故在此對其防治措施做一重點介紹。
1．設計上盡量避開油膜共振區
首先，在設計機組時就要避免轉子工作轉速在二倍的第一階臨界轉速以上運轉，因為這樣容易由軸承油膜不穩定引起渦動與轉子系統自振頻率相重合而引發油膜振蕩。從這個方面來看，轉子工作轉速在二倍的第一臨界轉速以下，可以提高轉子的穩定性。對于一些高轉速的離心式機器，由于結構上的原因，可能超過二倍第一臨界轉速，這類轉子容易引起油膜失穩，必須進行轉子穩定性計算，并采用抗振性較好的軸承。
2．增加軸承比壓
軸承比壓是指軸瓦工作面上單位面積所承受的載荷，即??????????????? (1-6)
???? ? 式中P—單個軸承載荷；d—軸頸直徑；l—軸承長度。
從式(1-6)可以看出，在軸承載荷尸不變的情況下，增加軸承比壓的手段主要有減小軸徑d或縮短軸承長度l。這將導致軸承承載能力系數Ψp提高，轉子趨于低速重載形式。一般軸承比壓取0.1～1. 5MPa，對離心式壓縮機組等一些高速輕載軸承，軸承比壓一般較低，為0.3～1.0MPa。
增加比壓值等于增大軸頸的偏心率，提高油膜的穩定性。重載轉子之所以比輕載轉子穩定，就是因為重載轉子偏心率大，質心低，比較穩定。因此，對一些已經引起油膜失穩的轉子，常用的方法是把軸瓦的長度減?。捎?a href="http://m.zuiqgek.cn/tag/%e8%bd%a6%e5%89%8a/" title="查看與 車削 相關的文章" target="_blank">車削方法），以增大軸承比壓，提高轉子的穩定性。
3.減小軸承間隙
試驗表明，如果把軸承間隙減小，則可提高發生油膜振蕩的轉速。其實減小的間隙c，
就相對增大了軸承的偏心率ε，各類軸承的直徑相對間隙推薦值見表1-4。
表1-4??? 各類軸承的直徑相對間隙范圍
?????? 4.控制適當的軸瓦預負荷軸承預負荷定義為：????????????? (1-7)
????? 式中c—軸承平均半徑間隙；Rp —軸承內表面曲率半徑；Rs—軸頸半徑。
圖1-12? 軸瓦的預負荷
????? ?圖1-12表示軸瓦對軸頸的預負荷作用。
預負荷為正值，表示軸瓦內表面上的曲率半徑大于軸頸半徑，因而軸頸相對于軸瓦內表面來說，相當于起到增大偏心距的作用，在每塊瓦塊上油楔的收斂程度更大，迫使油進入收斂形間隙中，增加油楔力。幾個瓦塊在周向上的聯合作用，穩住了軸頸的渦動，增強了轉子的穩定性，這就是軸瓦的預負荷作用。對于圓柱軸承，因為c=Rp-RS,預負荷值Pk=0,所以這種軸承就相對容易發生油膜振蕩。橢圓形軸承的軸瓦是由上下兩個圓弧組成的，其曲率半徑大于圓柱瓦，軸頸始終處于瓦的偏心狀態下工作，預負荷值較大。在油楔力作用下，軸頸的垂直方向上受到一定約束力，因而其穩定性比圓柱瓦高。對于多油楔軸承，多個油楔產生的預負荷作用把軸頸緊緊地約束在轉動中心，可以較好地減弱轉子的渦動。幾種多油楔軸承的示意圖如圖1-13所示。其中五油楔可傾瓦軸承是目前大型高速離心壓縮機組、蒸汽透平最常用的軸承型式。
?????????????????????????????????????????????? 圖1-13? 多油楔軸承示意圖
了解軸瓦上的預負荷作用，在修刮軸瓦時就要注意不要把軸瓦刮成預負荷值為負數（瓦面曲率半徑小于軸承內圓半徑），否則將會增加油膜的不穩定性。
5.選用抗振性好的軸承
從軸承結構形式上分析，圓柱軸承雖然具有結構簡單、制造方便的優點，但其抗振性能最差，因為這種軸承缺少抑制軸頸渦動的油膜力。從軸頸渦動與穩定性的討論中已經知道，造成轉子渦動的不穩定力是一個與轉子位移方向相垂直的切向力，此力在圓柱軸承中受到的阻尼最小，轉子一旦失穩，就比較難控制。多油楔軸承因為軸頸受到周圍幾個油膜力的約束，就像周向上分布的幾只彈簧壓住軸頸，由此可知，橢圓軸承的穩定性優于圓柱軸承，多油楔軸承的穩定性優于橢圓軸承。
膨脹機、蒸汽透平輪機和離心壓縮機的轉子多屬高速輕載轉子，容易引起油膜失穩，因而多數采用抗振性更為優良的可傾瓦軸承。這種軸承的特點是軸瓦由多個活動塊組成（以5塊瓦居多），每塊瓦均有一個使瓦塊可以自由擺動的支點，瓦塊按載荷方向自動調整，使瓦上的油膜反力通過軸頸中心。由于這個特殊功能，當轉子受到外界激勵因素干擾，軸頸暫時偏離原來位置時，各瓦塊可按軸頸偏移后的載荷方向自動調整位置，使油膜合力與外載荷相平衡，這樣就不存在加劇轉子渦動的切向油膜力。其次，軸承由幾個獨立的瓦塊組成，油膜不連續，因此，大幅度渦動的可能性也就比較小。
6．調整油溫
適當地升高油溫，減小油的黏度，可以增加軸頸在軸承中的偏心率，有利于軸頸穩定。另一方面，對于一個已經不穩定的轉子，降低油溫，增加油膜對轉子渦動的阻尼作用，有時對降低轉子振幅有利。
由此可見，采取升高油溫還是降低油溫的措施來減少油膜渦動的影響，與軸承間隙大小有關。如果振動隨油溫升高而增大，多數原因是由于軸承間隙過大；如果振動隨油溫
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