滑动轴承油膜涡动与油膜振荡的故障诊断

摘要：通过对滑动轴承油膜振荡故障机理的研究，列举该类故障诊断中常用的征兆参数，阐述了故障多征兆与多原因的关系，通过对一台离心压缩机机组滑动轴承油膜振荡故障的成功诊断实例介绍，说明了有效诊断该类故障的方法，该方法的使用能及时准确地得出诊断结论。关键词：滑动轴承；油膜振荡；故障诊断中图分类号：TH133.3

文献标识码：B

文章编号：1006－8155（2010）02－0070－04The Fault Diagnosis of the Oil Whirl and Oil Whip in Sliding Bearing

Abstract:This paper has specified the relationship between fault multi-symptom and multi-cause through studying the fault mechanism of oil whip in sliding bearing and listing the common symptom parameters used in diagnosing this type fault.The effective method for diagnosing this type fault is stated based on the example of successfully diagnosing the oil whip in sliding bearing of a centrifugal compressor unit.And this method can achieve the diagnosing conclusion immediately and accurately.

Key words:sliding bearing;oil whip;fault diagnosis

1滑动轴承的振动种类

滑动轴承的振动，可按其机理分为两种形式：一是强迫振动，又称同步振动，主要是由轴系上组件不平衡、联轴器的不对中、安装不良等原因造成，其振动的频率为转子的旋转频

率及其倍频，振动的振幅在转子的临界转速前，随着转速的增加而增大，超过临界转速，则随转速的增加而减小，在临界转速处有共振峰值；另一种振动是自激振动，又称亚同步振动，即油膜涡动及油膜振荡，它的振动频率低于转子的旋转频率（约一半）常常在某个转速下突然发生，具有极大的危害性。

2油膜涡动及油膜振荡的故障机理

涡动是转子轴颈在做高速旋转的同时，还

环绕轴颈某一平衡中心做公转运动。按照激励因素不同，涡动可以是正向的（与轴旋转方向相同），也可以是反向的（与轴旋转方向相反）；涡动角速度与转速可以是同步的，也可以是异步的。如果转子轴颈主要是由于油膜力的激励作用而引起涡动则轴颈的涡动角速度将接近转速的一半，故有时也称之为“半速涡动”，涡动频率通常略低于转速频率的1/2。

随着工作转速的升高，半速涡动频率也不断升高，频谱中半频谐波的振幅不断增大，使转子振动加剧。如果转子的转速升高到第一临界转速的2倍以上时，半速涡动频率有可能达到第一临界转速，此时会发生共振，造成振幅突然骤增，振动非常剧烈。同时轴心轨迹突然变成扩散的不规则曲线，频谱图中的半频谐波振幅值增大到接近或超过基频振幅，频谱会呈现组合频率的特征。若继续提高转速，则转子的涡动频率保持不变，始终等于转子的一阶临界转速，这种现象称为油膜振荡。

收稿日期：2009-08-08辽阳市111003

*本文其他作者：李迎丽/中国石油辽阳石化分公司

滑动轴承油膜涡动与

油膜振荡的故障诊断

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兴成宏*/

中国石油辽阳石化分公司

2010年第2期

使用维护

3油膜涡动及油膜振荡的故障特征

[1-3]

起始失稳转速与转子的相对偏心率有关，轻载转子在第一临界转速之前就可能发生不稳定的半速涡动，但不产生大幅度的振动；当转速达到第一临界转速时，转子由于共振而有较大的振幅；越过第一临界转速后振幅再次减少。当转速达到两倍第一临界转速时，振幅增大并且不随转速的增加而改变，即发生了油膜振荡。

对于重载转子，因为轴颈在轴承中相对偏心率较大，转子的稳定性好，低转速时并不存在半速涡动现象，甚至转速达到两倍的第一临界转速时，也不会立即发生很大的振动，当转速达到两倍的第一临界转速之后的某一转速时，才突然发生油膜振荡。

中载转子在过了一阶临界转速后会出现半

速涡动，而油膜振荡则在2倍的第一临界转速之后出现。

油膜振荡还具有以下特征：

（1

）油膜振荡在一阶临界转速的2倍以上时发生。一旦发生振荡，振幅急剧加大，即使再提高转速，振幅也不会下降；

（2

）油膜振荡时，轴颈中心的涡动频率为转子一阶固有频率；

（3）油膜振荡具有惯性效应，升速时产生油膜振荡的转速和降速时油膜振荡消失时的转速不同；

（4）油膜振荡为正进动，即轴心涡动的方向和转子旋转方向相同。

4油膜涡动及油膜振荡的诊断方法

油膜涡动及油膜振荡的诊断依据主要见表

1和表2。

表1

油膜涡动及油膜振荡振动特征

表2

油膜涡动及油膜振荡振动敏感参数

序号特征参量

故障特性

油膜涡动

油膜振荡1时域波形有低频成分低频成分明显2特征频率≤0.5×（0.42~0.48）×3常伴频率1×组合频率4振动稳定性较稳定不稳定5振动方向径向径向

6相位特征不稳定不稳定（突发）7轴心轨迹双环椭圆扩散，不规则8进动方向正进动正进动9

矢量区域

变化

变化

序号

敏感参数

随敏感参数变化情况

油膜涡动

油膜振荡

1振动随转速变化明显振动突然增大后，即使转速升高振动值也不变化2振动随油温变化有影响有影响3振动随介质温度变化不变不变4振动随压力变化不变不变5振动随流量变化不变不变6振动随负荷变化不明显

不明显

7

其他识别方法

（1）提高润滑油压有时振动有明显改善（2

）降低润滑油粘度振动有明显改善