Взбиваемая смазка

В отличие от "вихревой смазки", возникновение таких автоколебаний на масляной пленке чаще встречается у роторов с рабочими частотами вращения, вдвое превышающими их первую критическую частоту, и требует подвода внешней энергии, подпитывающей вихрь, связанной, например, с воздействием вибрации или нагрузки. "Взбиваемая смазка" может вызывать интенсивную вибрацию подшипника скольжения на частотах, близких к первой критической частоте вращения ротора и ее гармониках.

Иллюстрацией может служить такой случай: во время пуска турбоагрегата К—300—240 —ТВВ —320 —2 возникли низкочастотные колебания, наиболее интенсивные в районе шестого подшипника (генератора со стороны турбины), которые нарастали по мере увеличения нагрузки. Размах виброперемешения достиг 140 мкм при 100% нагрузке. Вертикальный компонент вибрации в 1,5...2 раза превышал горизонтальные. Вибрация других опор была существенно меньше. На рис. 8 — 05 приведен спектр вертикального компонента вибрации опоры №6.

Вертикальными стрелками помечена первая (15,54 Гц) и некоторые высшие (31,08; 46,62; ... Гц) гармоники низкочастотных колебаний. Горизонтальными стрелками помечены частота вращения ротора (50 Гц) и ее гармоники. Наклонными стрелками помечены суммарные и разностные частоты низкочастотной вибрации и первой (34,45 и 56,54 Гц), а также второй (84,46 и 116,54 Гц) гармоник частоты вращения ротора. Частота 15,54 Гц практически совпадает с первой критической частотой ротора генератора. Наличие "масляной вибрации" очевидно.

Далее произвели разгружение турбоагрегата — на рис. 8 — 06 приведен каскадный спектр вибрации при снижении нагрузки с 290 МВт до 200 МВт. Каждый последующий график спектра записывался при снижении нагрузки примерно на 8 МВт. По мере снижения нагрузки низкочастотный компонент вибрации уменьшался: пиковое значение виброперемещения на первой критической частоте ротора (помечен вертикальной стрелкой) снизилось с 61 до 2,5 мкм. Т.е. нагружение агрегата и превышение нагрузкой некоторой пороговой величины в районе 80% от номинальной приводило к резкому увеличению низкочастотной вибрации, а разгружение агрегата и снижение нагрузки до 65...70% от номинальной приводило к снижению вибрации на частоте 15,54 Гц примерно на 40 дБ. Характерно также и то, что при снижении нагрузки амплитуда и фаза вибрации на частоте вращения ротора и ее второй гармонике практически не изменялись.

Рис. 8—06. Каскадный спектр вертикального компонента вибрации опоры N6 турбоагрегата К — 300— 240— ТВВ— 320— 2 при снижении нагрузки с 290 МВт до 200 МВт под влиянием, "взбиваемой смазки ".

Ротора генераторов обычно имеют неодинаковую жесткость в двух главных взаимно перпендикулярных направлениях (т.н. неравножесткие ротора). При вращении такого ротора его собственная частота из — за пространственной анизотропии жесткости и, следовательно, неодинакового прогиба в течение одного оборота немного циклически меняется с частотой вращения ротора, что приводит к появлению суммарных и разностных частот вокруг частоты вращения ротора и ее гармоник. На рис. 8 — 06 наклонными стрелками помечены боковые частотные составляющие вокруг частоты вращения ротора и вторая гармоника собственной частоты ротора, которые практически исчезают с падением нагрузки.

Рис. 8—07. Спектр вертикальной компоненты вибрации опоры паровой турбины компрессорного агрегата под влиянием "взбиваемой смазки".

"Взбиваемая смазка", вызывающая вибрацию на критической частоте ротора паровой турбины или центробежного компрессора часто возбуждается аэродинамическими циркуляционными силами (например, "паровыми") силами. Для возбужден ия аэ родинамическими циркуляционными силами весьма характерно наличие некоторой пороговой нагрузки, при которой возникает интенсивная низкочастотная вибрация. На Рис. 8 — 07 приведен спектр вибрации паровой турбины, возникающий при превышении пороговой нагрузки (80% от номинальной). Стрелками помечена собственная частота ротора турбины 26,29 Гц и ее некоторые гармоники. Примечательно, что частота вращения ротора меньше его удвоенной собственной частоты.

В результате работ по снижению парового возбуждения, достигнутого перераспределением радиальных и осевых зазоров в проточной части турбины, низкочастотная вибрация была устранена.