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[振动控制] 汽轮机支撑系统共振与临界转速你真弄懂了么?支撑系统共振如...

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发表于 2019-6-17 11:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  共振又分为支撑系统共振和系统部件共振两种,前者是激振力通过支撑系统输入振动系统,当支撑系统自振频率与激振力频率符合时而产生的一种共振,例如轴承座某一方向自振动频率与激振力频率相符产生的共振,大机组低压转子轴瓦一般是柔性支撑,机组起停时在某一转速下轴瓦呈现的共振,制造厂将这种共振也称转子临界转速,实际与转子临界转速是两个不同概念;后者是振动系统内某一部件自振动频率与激振力相符而产生的共振,例如转子临界转速、汽缸、大直径管路、发电机和励磁机静子,某一方向子振动频率与激振力频率相符产生的共振。这两种共振使轴承振动增大的机理不同,前者是由于支撑动刚度降低,在激振力一定时振幅放大;后者是由于部件共振,使振动惯性力增大并作用于轴承或基础上,这是在支撑动刚度不变的情况下,由于激振力增大而使其振幅增大。在机组振动中这两种共振都会发生。

  在共振转速附近,部件振幅和转速的关系,是由振动系统阻尼和激振力决定。座落在水泥基础上的轴承座要比座落在钢结构的基础上的阻尼大得多,因此在共振转速同样的激振力作用下,前者振幅要比后者小得多,而且钢结构的基础振动自由度比水泥基础多得多,因此升速过程中带有钢结构基础的机组,会出现多个支撑系统共振转速,对水泥基础的大多数机组来说,其支撑系统自振频率均高于转子工作频率,有些基础自振频率低于转子工作频率,在升速过程中会出现共振,这种支撑系统的共振转速,在一些资料和某些制造厂的说明书中,被称作轴系临界转速,这是一种误解,另外这种提法与轴系真正临界转速相混淆,不利于机组安全运行。

  判断转子支撑系统是否存在共振,有下列两种方法。

  1. 转速试验和降低激振力
  当改变转速,轴承振幅无明显变化时,即可排除共振的存在。如转速升高,轴承振幅明显升高,则有三种可能:一是支撑系统存在共振;二是随着转速升高,作用在轴瓦上的激振力也随之增大;三是周围部件存在共振。对于后一种情况,通过对这些部件振动进一步测试,可判明周围部件是否存在共振及振动型式。如存在共振,且提高其自振频率工作量不大,例如简单加支撑,可首先采用避开共振进行试验;若改变自振频率有困难,则不论是由支撑系统存在共振还是转速升高后激振力增大所致,首先应从降低激振力入手。这是因为实际机组即使判明存在共振,改变这些部件自振频率避开共振,往往很困难,最后消振还得从降低激振力入手。由多台组消振经验证明,不论转子支撑系统存在共振,还是系统部件共振,例如汽缸、励磁机静子的共振,使轴承某一方向振动过大,采用降低激振力的措施后,这些共振部件和轴承振幅,都达到了良好水平。

  2. 轴承顶部振幅和基础振幅之比
  如轴承座座落在基础上产生共振时,不仅其振幅与转速明显有关,而且轴承座顶部与基础振幅很接近,甚至基础振幅比轴承振幅还要大,因此国外有资料指出,轴承顶部振幅与基础振幅之比小于1.5-2.0时,表明支撑系统存在共振。从现场测试结果来看,若是支撑系统存在明显的共振,其比值应接近于1。

  转子支撑系统还有一种共振形式,即轴承座座落在排汽缸上发生的共振,在目前国内投运的大机组中位数不少,这种共振采用轴承顶部振幅与基础振幅之比的方法还不能判断。对这种支撑系统可采用下列方法进行判断:

  1)转速试验。观察轴承振幅与转速的关系。
  2)转轴相对振动与轴承振动之比。正常的机组转轴相对振动大于该方向的轴承振动,其比值一般为2-3倍,或更高。当转子支承系统存在共振或轴承动刚度严重不足时,转轴相对振动与轴承振动接近,甚至小于轴承振动。
  3)激振试验,直接测定其动刚度。
  4)加重试验,测定其不平衡响应。

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