面向汽轮机油膜涡动的润滑油参数改进设计

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:charles_y_tang
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汽轮机滑动轴承转子振动故障是影响汽轮机长期运行的关键,作为汽轮机运行情况评价的重要指标,一直是汽轮机运行维护人员的关注重点。随着转子振动幅度升高,会造成转子和轴承之间发生碰摩,酿成设备事故甚至人身伤亡事故,因此需要对转子的振动来源及削减措施进行研究。油膜涡动是一种常见的转子振动异常增大的来源,在工程实践当中常使用提高润滑油温度的方法进行抑制,但是这样就提高了轴承表面的温度,可能会对轴承的使用寿命产生不利的影响。所以需要对油膜涡动的产生机理以及轴承在较高使用温度下的寿命变化进行研究,开发可以延长轴承寿命同时降低转子振动的工艺调控方法,节约汽轮机使用成本。本文针对上述问题,开展了转子和润滑油的基础数学模型推导、转子振动计算机仿真以及轴承使用寿命校核等研究,并在典型汽轮机上进行了实验验证。首先,基于油膜涡动的产生机理及润滑油的基础数据,建立了油膜力数学模型及润滑油的粘度-温度、密度-温度特性数学模型,研究了油膜涡动故障的特征,获得了减小油膜涡动的措施及润滑油粘度-温度和密度-温度的公式,为后续的理论研究提供了基础。其次利用XLROTOR软件模拟汽轮机升速过程中的振动情形,输出时域波形图、频谱图、轴心轨迹图,并对这些图形加以分析,推断出是油膜涡动导致汽轮机振动增大。后续通过在软件中改变润滑油牌号及使用温度的方式,模拟不同润滑油使用条件下汽轮机转子振动的情况,观察振动幅值、频率成分等主要参数的变化,说明更改润滑油牌号的必要性。在改用TSA-32汽轮机油的情况下,观察继续改变润滑油的使用温度后的振动情况,研究得出润滑油在使用温度为60℃的润滑油使用条件下,汽轮机转子的振动可以稳定在较低的水平。然后根据对上文的提出的更改后的参数,从保证轴承正常使用寿命的目的出发进行校核。对油膜的承载能力进行了数值计算,并结合计算机仿真的结果,对轴承表面巴氏合金3年使用时间内的金属蠕变量进行理论推导,两者都证明了上文提出的改进后的参数不会对轴承的使用寿命产生较大的不利影响。最后结合汽轮机实际运行情况对上文理论研究结果进行验证。介绍了汽轮机的基本情况和各部件基本情况和检修数据,描述了汽轮机在各零部件满足正常使用要求的情况下,严格按照既定程序进行试车的过程。结合试车过程中转子振动、轴承温度等数据,以及日常运行中润滑油检测数据、振动趋势,说明了按照上文理论研究成果的合理性,一方面保证了油膜涡动对汽轮机振动不会产生较大的影响,另一方面轴承没有因为较高的使用温度产生异常磨损。研究出了延长轴承寿命同时降低转子振动的工艺调控方法,达到了节约汽轮机使用成本的目的。
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