軸彎曲是指轉(zhuǎn)子的中心線處于不直狀態(tài)。轉(zhuǎn)子彎曲分為長(zhǎng)久性彎曲和臨時(shí)性彎曲兩種類型。轉(zhuǎn)子長(zhǎng)久性彎曲是指轉(zhuǎn)子的軸呈長(zhǎng)久性的弓形,它是由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不合理、制造誤差大、材質(zhì)不均勻、轉(zhuǎn)子長(zhǎng)期存放不當(dāng)而發(fā)生長(zhǎng)久性的彎曲變形,或是熱態(tài)停車時(shí)未及時(shí)盤車或盤車不當(dāng)、轉(zhuǎn)子的熱穩(wěn)定性差、長(zhǎng)期運(yùn)行后軸的自然彎曲加大等原因所造成。轉(zhuǎn)子臨時(shí)性彎曲是指轉(zhuǎn)子上有較大預(yù)負(fù)荷、開機(jī)運(yùn)行時(shí)的暖機(jī)操作不當(dāng)、升速過(guò)快、轉(zhuǎn)軸熱變形不均勻等原因造成。轉(zhuǎn)子長(zhǎng)久性彎曲與臨時(shí)性彎曲是兩種不同的故障,但其故障的機(jī)理是相同的。轉(zhuǎn)子不論發(fā)生長(zhǎng)久性彎曲還是臨時(shí)性彎曲,都會(huì)產(chǎn)生與質(zhì)量偏心情況相類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。
軸彎曲時(shí)通常都會(huì)產(chǎn)生很大的徑向振動(dòng)和軸向振動(dòng),如果彎曲位于轉(zhuǎn)軸中央附近,支承轉(zhuǎn)子的兩個(gè)軸承上的軸向振動(dòng)主要呈1X分量,如果彎曲位于聯(lián)軸器附近或懸臂式支撐轉(zhuǎn)子的外伸端產(chǎn)生彎曲時(shí),則可能產(chǎn)生較大的2X振動(dòng)分量。此外,軸彎曲時(shí)一般會(huì)在一階臨界轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生較大的徑向振動(dòng)。
熱彎曲是指轉(zhuǎn)子受熱后(如啟機(jī)中或加負(fù)荷時(shí))使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了附加的不平衡力(即熱不平衡),從而導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子發(fā)生彎曲的現(xiàn)象。熱不平衡的機(jī)理是轉(zhuǎn)子橫截面存在某種不對(duì)稱因素(材質(zhì)不對(duì)稱、溫度不對(duì)稱、內(nèi)摩擦力不對(duì)稱等)、或溫度場(chǎng)不均勻,可能在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生彎矩,造成轉(zhuǎn)子彎曲。
轉(zhuǎn)子熱彎曲引起的振動(dòng)主要以基頻分量為主,一般其具有如下特點(diǎn):
①. 振動(dòng)與轉(zhuǎn)子的熱狀態(tài)有關(guān),當(dāng)機(jī)組冷態(tài)運(yùn)行時(shí)(空載)振動(dòng)較小,但隨著負(fù)荷的增加,振動(dòng)明顯增大;
②. 一旦振動(dòng)增大后快速降負(fù)荷或停機(jī)振動(dòng)并不立即較小,而是有一定的時(shí)間滯后;
③. 機(jī)組快速停機(jī)惰走通過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)較啟動(dòng)過(guò)程中的相應(yīng)值增大很多;
④. 轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲后停機(jī)惰走時(shí)在低轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子的工頻振動(dòng)幅值比在開車時(shí)相同轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)值要大很多,而且在相同轉(zhuǎn)速下,其工頻振動(dòng)的相位也可能不重合。
汽輪機(jī)高壓缸轉(zhuǎn)子熱彎曲的波德圖
汽輪機(jī)中壓缸轉(zhuǎn)子熱彎曲的波德圖