大型机组轴向振动的各类原因及机理分析

旋转机械运行中还经常发生轴向振动。轴向振动处理起来有时比较困难。激振力过大和轴承座刚度差是引起轴向振动的主要原因。

1、一个轴承座内装有一个轴瓦

直观地讲，轴承座的轴向振动应该是由于转轴的轴向运动所引起的。但是实际上，转子和轴承之间有一层油膜。转子的轴向运动经油膜传递到轴瓦上后，很难引起轴承座的轴向振动。实际机组发生的轴向振动大多是由于径向激振力引起的。从动力学角度分析，径向力与轴向振动不在同一个方向上，不应该引起轴向振动。但是，考虑轴承座支承弹性后，径向力会间接激发起轴向振动。现以上图为例进行分析。

    假设转子上存在一阶型式的不平衡力，转子挠曲呈现一阶振型，如图（a）所示。t₁时刻，转子两侧轴承座承力中心偏向外侧；t₂时刻，转子两侧轴承座承力中心偏向内侧。不同时刻，轴承座承力中心点发生周期性变化，导致轴承座沿轴向摆动。一阶挠曲下，两侧轴承座轴向摆动方向相反。二阶挠曲振动作用下，如图（b）所示，两侧轴承座轴向振动为同相。如果轴承座刚度很大，由此引起的轴向振动很小，可以忽略。如果轴承座具有弹性，径向振动就会间接激发起轴承座的轴向振动。

2、一个轴承座内装有两个轴瓦

假设A、B两侧垂直振动同相，如果A、B两侧支承刚度也相同，那么径向振动不会激发轴向振动。如果A、B两侧垂直振动反相，或者A、B两侧垂直振动同相，但两侧支承刚度不对称，这两种情况都会导致轴承座的轴向振动。

上述2种情况下发生的轴向振动，往往都伴随着较大的径向振动。因此，轴向振动大时，如果径向振动也大，最好的处理方法就是首先减小径向振动。工程实践表明，径向振动减小10％后，轴向振动减小的百分比可能更高。此种情况下，减小激振力比提高轴承座刚度的工作量要小得多，而效果要明显得多。

 有时轴承座垂直和水平振动消除后，轴向振动仍然较大。这种情况大多是由于轴承座本身刚度不足所引起的。轴承座与台板以及台板与基础之间的联结松动、结合面接触不均匀、二次灌浆松动、台板底部垫铁走动等都有可能诱发轴向振动。这类故障的处理必须结合机组检修进行。

1、转子中心偏差过大

转子中心偏差较大时，联轴器螺栓连接后，轴颈处会出现较大晃度，如图54所示。随着轴颈的旋转，油膜压力会发生周期性的变化，严重时将导致轴承座的轴向振动。

2、 球面轴承紧力过大

       如图所示，球面轴承轴瓦外表面为凸形球面，轴承盖与轴承座的支承表面为凹形球面。这类轴承具有自位功能。轴颈倾斜时，轴承能够自动调整轴瓦中心线角度，使轴瓦乌金面与轴颈之间始终保持轴向接触良好。但是，当球面瓦与瓦座之间的过盈较大时，瓦枕将压住轴瓦，使其失去自位功能，从而产生较大的轴向振动。

3、轴向共振引起的轴向振动分析

    有些发电机轴承上常会出现频率为二倍频的轴向振动。电磁激振力是诱发二倍频振动的主要因素。轴承座刚度正常时，轴承座的自振频率大多高于二倍工作转速，电磁激振力不会诱发大幅度的二倍频振动。但是，当轴承座与台板或台板与基础之间的连结刚度较差时，轴承座的自振频率可能落入二倍转速频率附近。在发电机电磁激振力的作用下，导致轴承座出现较大幅度的二倍频轴向共振。出现这种情况后，需要检查轴承座连结刚度、减小转子对中偏差、检查和调整发电机转子和静子之间空气间隙的均匀性等。