透平膨胀机振动过大是由哪些原因造成的?
答:造成透平膨胀机振动过大的原因很多,主要有以下几个方面:
1)转子的动平衡不良。转子在出厂前是做过严格的动平衡试验的,其重心偏移值和不平衡质量控制在允许范围内。但是,在运转过程中如果工作轮的叶片有磨损,或者在叶轮内有杂质冻结,这时将破坏转子的动平衡,由此引起过大的振动。
2)转子的共振。当我们在一块木板上行走时,木板会发生振动。对任何一个弹性物体来说,在受到一个短暂的外力作用时,都会产生这种现象。对固定的物体来说,都有一定的振动频率(每分钟振动的次数),叫固有自振频率。这个自振频率与物体的支承方式、尺寸大小、材料的弹性等因素有关。对一定的膨胀机转子,它也有固定的自振频率。
如果外界加给物体的力是周期性的,并且这个外力的频率与物体的自振频率相同,则振动会不断加剧,这种现象称为“共振”。对于旋转式机械,当转子在旋转时,由于转子的弹性变形,相当于不断给转子加一个周期性的外力,这个外力的频率与转子的转速有关。如果转子的转速与转子的自振频率相同,则振动将加剧,这个转速称作“临界转速”。在设计时,转子的转速应远离临界转速,以免产生共振现象。
如果设计不当,工作转速与实际临界转速相近,则转子振动会很严重,使膨胀机无法正常工作。因此,由共振造成的膨胀机振动,往往是在试运转时就会发生,并且,随着转速的变化,振动的幅度变化较大。对这种情况,只有修改设计,例如加粗转轴直径,缩短轴的长度及悬臂长度,减小悬臂轴上零件的质量等,以改变其自振频率,使它远离工作转速。
3)油膜振动。目前,透平膨胀机多数采用滑动轴承。它是靠轴在旋转时,轴颈与轴承之间形成油楔。油楔中的油将轴微微抬起,并在轴颈和轴承之间形成油膜,使轴颈与轴承互不接触,不致产生干摩擦。因此,随着轴颈的转动,有一层油膜跟着旋转。但是,间隙的变化,使油膜的厚度发生周期性的变化,会引起所谓“油膜漩涡振动”。油膜被破坏,则会产生机械摩擦,造成烧瓦,甚至引起密封损坏。
油膜振动的振幅与轴承间隙有关。如果轴承间隙过大,振幅就会增大。另外还与悬臂长度及转子质量有关。因此,在安装时应注意保证安装间隙。
4)膨胀机内出现液体。当膨胀机内温度过低而出现气体液化时,液体被甩至叶轮外缘,温度升高,又急剧气化,会使间隙压力大幅度波动,造成膨胀机振动。
5)制动风机喘振。对于风机制动的透平膨胀机,当风门关得过小时,风机的工作点可能进入喘振区,造成风机工作不稳定而产生振动。这种振动比较容易判断,也容易消除。
6)润滑油系统故障。例如润滑油温度过低,黏性过大;油不干净或混入水分;油压过低,造成润滑油不足等原因均可能造成膨胀机的振动。
在实际操作中,应根据产生振动的大小、时间长短以及各种有关工况进行综合分析处理。