Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Упорный подшипник турбиныУпорный подшипник паровой турбины — устройство и схема установки радиально упорных подшипниковУпорный подшипник турбины конструктивно совмещен с первым опорным подшипником. Оба подшипника имеют общий вкладыш . Осевое усилие роторов передается на упорный подшипник через упорный гребень , насаживаемый на передний конец ротора высокого давления. Гребень фиксируется на валу с одной стороны специальным буртом, а с другой – разрезной кольцевой шпонкой, которая крепится снаружи сплошным кольцом.Осевое усилие роторов образуется в результате перепада давлений по обе стороны рабочих лопаток и дисков и действия различного давления на торцевые участки ротора высокого давления. Осевое усилие достигает в работе несколько десятков килоньютон и может меняться в широких пределах в зависимости от режима работы турбины и степени реактивности облопачивания, которая в свою очередь зависит от заноса проточной части солями. Резкое изменение осевого усилия может происходить при быстрых сбросах и набросах нагрузки, так как различные отсеки турбины наполняются и опорожняются неодновременно. В связи с этим следует отметить, что основным требованием к упорному подшипнику является надежность во всех режимах работы. Выход из строя упорного подшипника во время работы турбины влечет за собой недопустимое перемещение ротора в осевом направлении, задевание дисков о диафрагмы и может вызвать полное разрушение проточной части турбины. Надежность работы упорного подшипника турбины обеспечивается необходимой жесткостью деталей и организацией жидкостного трения при вращении ротора. Упорный подшипник состоит из установочного кольца, вкладыша с баббитовой заливкой, двух рядов упорных колодок, между которыми расположен упорный гребень ротора. Колодки являются основными деталями упорного подшипника. Они устанавливаются на обоймах вкладыша с помощью штифтов, которые позволяют каждой колодке поворачиваться на небольшой угол относительно вертикальной плоскости упорного гребня. Благодаря этому создаются условия для создания масляного клина между колодками и гребнем. При вращении ротора в масляной пленке создается большое давление, равнодействующая сила которого уравновешивает осевое усилие ротора. Упорный гребень имеет возможность перемещаться между двумя рядами упорных колодок на 0,4-0,5 мм – разбег ротора в упорном подшипнике. Увеличение его вносит неопределенность в осевые зазоры проточной части, а уменьшение ухудшает условия смазки упорного подшипника. Для точной установки разбега служат кольцевые прокладки 6, расположенные под обоймами, на которых крепятся колодки. Изменение разбега производится соответствующей пригонкой толщины этих прокладок. Опорно-упорный подшипник фиксируется в передней опоре при помощи разъемного установочного кольца. На каждой половине установочного кольца имеется по три центровочные подушки, фиксирующие опорно-упорный подшипник в радиальном направлении. Изменение его положения производится установкой соответствующих прокладок под подушки. В осевом направлении опорно-упорный подшипник фиксируется двумя буртами, выполненными на наружной поверхности установочного кольца и охватывающими выступ на передней опоре, на котором расположена расточка подшипника. Осевое положение подшипника обеспечивает необходимые осевые зазоры в проточной части и уплотнениях турбины. Для возможности изменения осевых зазоров в проточной части между буртами и выступом устанавливаются специальные прокладки. Установочное кольцо и вкладыш сопрягаются по сферической поверхности, что обеспечивает самоустановку вкладыша относительно цапфы ротора и упорного гребня. Этим достигаются равномерное прилегание опорного подшипника по длине к цапфе и равномерное нагружение всех колодок. Вкладыш и установочное кольцо сболчиваются по разъему болтами. Затяжкой крепежа кольца создается натяг вкладыша. Натяг всего подшипника обеспечивается крышкой передней опоры. Опорно-упорный подшипник имеет два подвода масла. Первый- к опорному подшипнику и к упорным колодкам со стороны генератора, второй – к упорным колодкам со стороны регулятора. К опорному подшипнику масло подводится в кольцевую полость во вкладыше, из которой оно направляется к цапфе ротора через зазор по разъему и в пространство между колодками по горизонтальным сверлениям во вкладыше. Слив масла из опорно-упорного подшипника осуществляется с торца опорного подшипника и через отверстия во вкладыше из полости над упорным гребнем. Для уменьшения потерь, связанных с трением цилиндрической части упорного гребня о масло и устранением его нагрева, в подшипнике предусмотрено уплотнительное кольцо. Для предотвращения опрокидывания вкладыша при подъеме ротора служит поддерживающее пружинное устройство. Поделитесь материалом с друзьями в социальных сетяхhelpinginer.ru
vdvizhke.ru Упорный подшипник - турбина - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Упорный подшипник - турбинаCтраница 1 Упорный подшипник турбины воспринимает осевое усилие, приложенное к ротору. Это усилие является результатом динамического и статического воздействий рабочего тела на ротор, добавочного давления масла со стороны неработающих подушек и осевой составляющей веса ротора. [1] Упорные подшипники турбины Юнгстрем расположены на валах генераторов. В турбине Юнгст-рем - СТАЛ ( Швеция) ( рис. 10 - 16) необходимо найти такое положение, при котором паровая разгрузка осевого давления могла бы работать автоматически и разбег в упорном подшипнике не ограничивал разгрузку. [2] Упорный подшипник турбины размещен в опорном венце переднего подшипника. Опорный венец заднего подшипника соединяется с наружным корпусом 12 стойками, проходящими через диффузор. Корпус имеет горизонтальный разъем, вблизи которого располагаются две опоры для установки двигателя на раму. [3] Проверяется толщина рабочих и установочных колодок упорного подшипника турбины и цилиндров компрессора. Разность толщины колодок у каждого из подшипников не должна превышать 0 02 мм. [4] Отложение солей на рабочих лопатках увеличивает осевое усиление на упорный подшипник турбины, снижает располагаемую мощность и экономичность работы турбины, ведет к перераспределению теплоперепадов в ее ступенях. [5] Отложение солей на рабочих лопатках увеличивает осевое давление на упорный подшипник турбины. [6] Конструкция, показанная на рис. 5, применяется для модернизации упорных подшипников турбин, на валу которых нет центробежного масляного насоса. В этой конструкции масло подводится со стороны нерабочих колодок или по периферии диска, а отводится по внутренней окружности рабочих ( нагруженных) колодок; при этом дросселирование потока ( в целях регулирования расхода масла) производится только на выходе. В результате такого потока масла корпус подшипника находится почти под полным давлением, существующим в напорном маслопроводе, а рабочие ( наиболее нагруженные) колодки обтекаются маслом в направлении от периферии к центру, что предотвращает сепарацию газов. [7] Увеличение давления пара в камере регулируемого отбора вызывает также увеличение осевого давления на упорный подшипник турбины и перегрузку его. В связи с этим без ведома завода-изготовителя турбины нельзя допускать повышения давления пара в камере регулируемого отбора более предельно допустимой величины, оговоренной заводом в технических условиях. [8] Отложение солей на рабочих лопатках при неизменном расходе пара приводит к увеличению осевого усилия на упорный подшипник турбины, снижает мощность и экономичность работы турбины, ведет к перераспределению теплоперепадов в ее ступенях. [10] Передний конец ротора, связанный с корпусом турбины упорным подшипником, при прогреве увлекается вперед на величину смещения передней части корпуса и упорного подшипника турбины. Но так как при прогреве турбины ротор удлиняется быстрее, чем корпус, то избыточное удлинение ротора происходит в сторону выхлопного патрубка; оно вызывает уменьшение осевых зазоров в проточной части и в задних концевых лабиринтовых уплотнениях турбины. [11] Хотя скорость подъема напряжения у генератора неограниченна и оно может быть поднято сразу до нормальной величины, во избежание большого толчка в осевом направлении на упорный подшипник турбины и на опорные подшипники генератора галтелью вала и возможного их повреждения этого не следует допускать. Машинист турбины должен следить по частотомеру или вольтметру, чтобы напряжение генератора поднималось постепенно. [12] При прогреве корпус турбины удлиняется в сторону переднего подшипника, при этом передний опорный подшипник перемещается вперед. Передний конец ротора, связанный с корпусом турбины упорным подшипником, при прогреве увлекается вперед на величину смещения передней части корпуса и упорного подшипника турбины. Но так как при прогреве турбины ротор удлиняется быстрее, чем корпус, то избыточное удлинение ротора происходит в сторону выхлопного патрубка; оно вызывает уменьшение осевых зазоров в проточной части и в задних концевых лабиринтовых уплотнениях турбины. [13] Возбуждение генератора, синхронизация его и включение в параллельную работу с электросетью производятся со щита управления. Хотя скорость подъема напряжения у генератора не ограничена и напряжение может быть поднято сразу до нормальной величины, этого не следует допускать, чтобы избежать возможного повреждения упорного подшипника турбины вследствие сильного толчка ротора в осевом направлении. Машинист турбины должен следить по вольтметру, чтобы напряжение генератора поднималось постепенно. [14] В том случае, когда информации недостаточно для построения определенной, точной модели, прибегают к так называемой широкой модели. Для этого на основании имеющейся информации и соображений о работе узла намечают несколько возможных моделей - широкую модель. План реализации составляется и выполняется в расчете на последнюю. Рассмотрим следующий пример: вышел из строя упорный подшипник турбины Калужского турбинного завода. [15] Страницы: 1 2 www.ngpedia.ru Опорные высокоскоростные подшипники паровых турбин газового котла — что это, классификация и типыРоторы турбины опираются на подшипники, которые воспринимают все радиальные статические и динамические нагрузки от массы ротора, вибрационные, паровые и др. Опорные подшипники турбины являются подшипниками скольжения гидродинамического типа.Подшипник №1 расположен в передней опоре турбины и является опорно-упорным. Он служит не только опорой ротора высокого давления, но и предназначен для восприятия осевых усилий валопровода и установки роторов в нужном направлении относительно статорных деталей. Подшипники №2 и 3 расположены в переднем картере ЦНД, №4 и 5 – в картере со стороны генератора. Подшипник №5 является опорой ротора генератора. Опорные подшипники №2-5 конструктивно выполнены одинаково. Основное требование к опорным подшипникам турбины – обеспечивать жидкостное трение между вращающейся цапфой ротора и вкладышем при минимальных механических и тепловых потерях. Кроме того, подшипник должен обладать необходимым запасом грузоподъемности и динамической устойчивости (общие сведения об отоплении http://helpinginer.ru/obshhie-svedeniya-ob-otoplenii/). Смазка опорных подшипников обеспечивается подачей масла в зазор между внутренней расточкой вкладыша и цапфой ротора. При вращении цапфа захватывает масло в клиновый зазор, в котором создается высокое давление. Наибольшим оно будет в зоне минимального зазора. Ротор всплывает при вращении на масляной пленке. В равновесном положении суммарное давлении масла уравновешивает весовую нагрузку ротора. Если минимальный зазор перекрывает неровности цапфы и вкладыша, то происходит жидкостное трение с малым коэффициентом трения. При жидкостном трении сопротивление движению определяется только внутренними силами вязкой жидкости. Режим работы опорного подшипника зависит от расхода и вязкости масла, окружной скорости вращения ротора, массовой нагрузки, зазоров между вкладышем и цапфой и чистоты обработки поверхностей цапфы и вкладыша. При трении в подшипнике выделяется тепло, как в теплообменных аппаратах, которое отводится маслом. Для отвода тепла требуется больше масла, чем для смазки. Избыточное количество масла сливается через торцы подшипника и через вертикальный канал с правой стороны вкладыша. Слив через этот канал позволяет пропустить дополнительный расход масла через верхнюю половину вкладыша и отвести тепло от цапфы. Поделитесь материалом с друзьями в социальных сетяхhelpinginer.ru 4.4 Осевое усилие на упорный подшипник турбиныПод действием пара в турбине возникает сила, стремящаяся сдвинуть ее ротор в осевом направлении (обычно в сторону движения пара). Для удержания ротора турбины в определенном по отношению к ее неподвижным частям положении служит упорный подшипник. Надежность работы турбины в большой степени зависит от работоспособности упорного подшипника, воспринимающего результирующее осевое усилие. Осевое усилие, действующее на ротор многоступенчатой турбины, появляется в результате разностей давлений, возникающих: по обе стороны рабочих лопаток; по обе стороны дисков рабочих колес; на разных диаметрах вала (уступах ротора и втулках уплотнений) как внутри проточной части, так и на участках наружных (концевых) уплотнений; в гребнях диафрагменного и периферийного уплотнений. Значения этих составляющих осевого усилия зависят от степени реактивности, веерности (Θ=d/l), конструктивного оформления ступеней (осевые и радиальные зазоры, тип и размеры уплотнений и др.) и режимных параметров (чисел М и Re, отношения u/cф), которые, в свою очередь, определяются коэффициентами расхода. Достоверность определения, как суммарного осевого усилия, так и отдельных его составляющих зависит от точности определения давлений в соответствующих камерах (сечениях) проточной части турбины. Однако эти давления, во-первых, не постоянны по высоте лопаток, радиусу дисков и длине уплотнений и, во-вторых, в настоящее время определяются приближенно. Осевое усилие изменяется с изменением режима работы турбины, так как при этом изменяется распределение давлений по ступеням. При этом следует отличать стационарные осевые усилия, характерные при длительной работе турбины на заданных различных режимах (переменные режимы), от осевых усилий, изменяющихся во времени и возникающих в течение перехода от одного режима на другой (переходные процессы). Кроме того, осевые усилия изменяются в процессе эксплуатации (из-за отложений в проточной части — изменения площадей сопловой и рабочей решеток, износа уплотнений), а также при реконструкциях турбины. Как показывают многочисленные исследования, при некоторых условиях значения осевых усилий могут значительно увеличиваться по сравнению со значениями на расчетных режимах. Такие условия возникают при понижении температуры пара, открытии перегрузочного клапана, сбросе и набросе нагрузки, изменении частоты вращения, реакции со стороны генератора и др. Полное осевое усилие, действующее на ротор, определяется суммированием усилий, возникающих в каждой ступени, а также действующих на уступы ротора и уплотнения, расположенные вне проточной части ступеней.
Рис.4.5 Цилиндр высокого давления с петлевым потоком пара:1, 2 — наружный и внутренний корпуса, 3— сопловая коробка. 4, 5 —подводящий и отводящий патрубки Для уменьшения осевого усилия в дисках турбин выполняют разгрузочные отверстия. Иногда применяют так называемый разгрузочный поршень, в качестве которого служит первый отсек переднего концевого уплотнения увеличенного диаметра. Разгрузить упорный подшипник можно применением ЦВД с петлевым потоком пара (рис.4.5). При этом пар через подводящие патрубки 4 подается в сопловые коробки 3, затем протекает справа налево через группу ступеней, расположенных во внутреннем корпусе 2, делает поворот на 180° и проходит между наружным 1 и внутренним 2 корпусами, попадает во второй отсек ЦВД и через отводящий патрубок 5 выводится из цилиндра. В конденсационных паровых турбинах без промежуточного перегрева уравновешивание осевых усилий происходит в результате противоположных направлений потоков в соседних цилиндpах (рис.4.6). При этом суммарное осевое усилие равно разности R1 и R2 .Этот способ не дает эффекта при переходных режимах турбин, имеющих промперегрев, вследствие большой инерционности парового объема трубопроводов промперегрева. В момент перехода с одного режима на другой из-за разновременности изменения давлений в цилиндрах усилия не уравновешиваются.
Рис.4.6 Уравновешивание осевых усилий в соседних цилиндрах с противоположными направлениями потока пара Наиболее эффективным способом разгрузки упорного подшипника является применение двухпоточных ЦНД с симметричной проточной частью. При этом суммарное осевое усилие в цилиндре, определяющееся разностью усилий R1 и R2, равно нулю. Однако на практике полной симметрии добиться невозможно, поэтому даже в таких ЦНД возникают незначительные осевые усилия. studfiles.net Подшипники роторов газотурбинных установок ГТУ. Типы подшипников ГТУПодшипники роторов ГТУРоторы турбин и компрессоров опираются на опорные подшипники, которые воспринимают их вес. В свою очередь, на ротор действуют силы, возникающие при работе турбины или компрессора. Эти силы возникают при воздействии газа, который стремится сдвинуть ротор в осевом направлении в сторону меньшего давления. По направлению действия эти силы называют осевыми. Перемещению ротора в осевом направлении препятствует упорный подшипник. При больших нагрузках длительно работают подшипники скольжения, которые в мощных ГТУ используются в качестве опорных и упорных. Для смазывания подшипников применяют турбинное масло.
Рис.1. Устройство опорного подшипника газотурбинной установки 1, 2 — нижний в верхний вкладыши, 3 — шейка ротора,4 — направление вращения, 5 — баббитовая заливка,6 — ось расточки вкладышей, 7 — ось ротора,8 — полость для прохода масла В опорном подшипнике (рис. 1) шейка 3 ротора располагается в цилиндрической полости, образованной верхним 2 и нижним 1 неподвижными вкладышами. Направление вращения ротора показано стрелкой 4. Масло под небольшим давлением подается в зазор между шейкой и вкладышами, омывает шейку в верхней части, проходя по полости 8 в верхнем вкладыше, и силами трения о поверхность вращающегося ротора увлекается в зазор между шейкой и нижним вкладышем. Таким образом между шейкой ротора и нижним вкладышем подшипника создается тонкая пленка масла (масляный клин). Давление масла в масляном клине резко повышается. В результате создается усилие, равное весу той части ротора, которая приходится на данный подшипник, и ротор как бы «плавает» на масляной пленке. При работе ГТУ ротор «всплывает» на масляной пленке так, что центр расточки подшипников и ось 7 шейки ротора не совпадают. Расстояние между ними составляет 0,5—0,7 мм. Коэффициент трения при нормальной работе подшипника составляет 0,002—0,005; Но даже при таком малом коэффициенте трения выделяется большое количество теплоты и масло нагревается на 20—25°С. Чтобы уменьшить трение при пуске и останове ГТУ, поверхность вкладышей заливают баббитом 5 — легкоплавким сплавом, обладающим низким коэффициентом трения. Этот сплав состоит из 83% олова, 11% сурьмы и 6% меди (марка Б-83).
Рис.2. Поперечный разрез опорного подшипника ГТУ1 - корпус, 2 - труба (подвод масла), 3 - фланец,4 - крышка, 5,7 - верхний и нижний вкладыши,6 - планки, 8 - колодка, 9 - установочная прокладка,10 - шейка ротора, 11 - картер В простейшем опорном подшипнике (рис.2) нижний вкладыш 7, установленный в корпус 1, обычно опирается на него через три колодки 8 и установочные прокладки 9. Изменяя толщину этих прокладок, устанавливают нижний вкладыш в требуемое положение, что необходимо при центровке ротора. Вследствие трения вращающейся шейки ротора о масляную пленку на вкладыши действуют силы, стремящиеся сдвинуть их по окружности (провернуть). Нижний вкладыш фиксируется от поворота планками 6. Шейка ротора 10 накрывается верхним вкладышем, который шпильками крепится к нижнему. Сверху, устанавливается крышка 4, которую соединяют болтами с корпусом подшипника через фланцы 3. Между крышкой и верхним вкладышем также размещают колодку с установочными прокладками. Масло поступает к подшипнику по трубе 2, размещенной в корпусе, через отверстие в колодке, установочной прокладке и нижнем вкладыше. Так как при работе турбин и компрессоров их роторы вращаются в прогнутом состоянии, подшипники устанавливают с учетом этого прогиба, возникающего под действием сил тяжести. Однако положение ротора относительно подшипников может изменяться и по другим причинам, например из-за изменения осевого усилия или деформации корпуса. Чтобы уменьшить перекосы шейки ротора относительно подшипника, применяют подшипники со сферическими вкладышами (рис.3).
Рис.3. Опорный подшипник ГТУ со сферическими вкладышами1,4 - обоймы, 2,3 - нижний и верхний вкладыши,5 - подвод масла, 6 - сферическая поверхность,7 - канал подвода масла от аварийного бачка В этом случае наружную поверхность нижнего 2 и верхнего 3 вкладышей, соединенных между собой болтами, обтачивают по сфере радиусом R. Аналогично обрабатывают внутреннюю поверхность также соединенных между собой болтами верхней 4 и нижней 1 половинок обоймы. Детали обрабатываются так, чтобы центр сферы радиусом R находился точно на оси вращения ротора. Сопрягающиеся сферические поверхности обойм и вкладышей смазываются маслом, поступающим в каналы 5 и 7. Основным назначением канала 5 является подвод масла в подшипник. Канал 7 заполняется маслом из аварийного бачка. Обоймы 4 и 1 крепятся в корпусе подшипника неподвижно, а нижний и верхний вкладыши могут поворачиваться относительно точки О при изменении положения ротора относительно подшипника. В настоящее время в опорных подшипниках почти не применяют круговую расточку (см. рис.1), так как при этом велики расходы масла, возникает низкочастотная вибрация ротора и заметное смещение вала в работающем подшипнике по отношению к неработающему. Другие формы расточки опорных подшипников позволяют избавиться от тех или иных недостатков. На рис.4,а—в показаны круговая расточка со смещением верхнего вкладыша относительно нижнего; овальная и трехклиновая (по числу масляных «клиньев», возникающих при работе подшипника).
Рис.4. Опорные подшипники газотурбинных установока - с круговой расточкой со смещением верхней половины относительно нижней,б,в - с овальной и трехклиновой расточкой, г - с качающимися сегментами,1,3 - верхний и нижний вкладыши, 2 - сегменты;О1 О2 - оси верхнего и нижнего вкладышей, Rb - радиус вала,R - радиусы расточек вкладышей Используются также подшипники с качающимися сегментами (рис.4,г), на которые опираются шейки ротора, сегменты 2 в свою очередь опираются на поверхность внутренней расточки верхнего 1 и нижнего 3 вкладышей. При вращении ротора они самоустанавливаются так, что давление в масляном клине компенсирует ту часть ротора, которую воспринимает данный сегмент.
Рис.5. Схема работы опорного подшипника с качающимися сегментами1 - сегменты, 2 - шейка ротора,3 - масляный клин (распределение давления),4 - направление вращения ротора, 5 - вал На рис.5 показана схема работы подшипника с качающимися сегментами. Сегменты 1 устанавливаются под некоторым углом к поверхности вала 5. Масло увлекается силами трения о поверхность вращающегося вала в зазор между сегментами и валом. Давление в масляном клине 3 повышается и препятствует смещению ротора вниз. Как уже отмечалось, кроме опорных применяются упорные подшипники, назначение которых препятствовать смещению ротора относительно корпуса вдоль оси вращения под действием осевого усилия.
Рис.6. Сегментный упорный подшипник1,8 - нижняя и верхняя половины корпуса,2,4 - упорные и установочные колодки,3 - вал, 5 - отверстия для выхода масла,6 - упорный диск (гребень), 7 - места опирания колодок Сегментный упорный подшипник (рис.6) имеет корпус, состоящий из верхней 8 и нижней 1 половин, соединенных друг с другом по горизонтальному разъему. Внутри на корпус опираются упорные колодки 2. На валу ротора выточен упорный диск - (гребень) 6. Осевое усилие с вала 3 передается через упорный диск 6 колодкам 2, а через них — верхней половине 8 корпусаподшипника. Полость, в которой расположены упорные колодки 2, заполнена маслом, поступающим вдоль поверхности вала. Нагретое масло удаляется из подшипника через отверстия 5. Упорные колодки А-А - работают по тому же принципу, что и сегменты трехклинового подшипника. Масляный клин создается между упорными колодками 2 и поверхностью упорного диска 6. Давление, возникающее в масляном клине, позволяет компенсировать осевое усилие. С противоположной стороны упорного диска расположены установочные колодки 4. Осевой разбег (перемещение) ротора при работе не должен превышать 0,3—0,5 мм. При сборке, когда в подшипнике нет масла, разбег ротора заметно больше, так как упорный диск упирается непосредственно в упорные колодки без масляного клина. Наиболее широко распространено опирание упорных колодок на ребро и на штифты. Чтобы добиться равномерного распределения усилий по упорным колодкам без точной подгонки, применяют различные способы опирания упорных колодок на корпус подшипника, например через плоские пружины и рычажную систему. Оба способа позволяют автоматически перераспределить нагрузки на колодки до полного выравнивания. Упорные поверхности упорных колодок заливают баббитом. www.gigavat.com Опорные подшипники турбины - Альянс-ТеплоЭффектПодшипники турбины обеспечивают необходимое положение вращающегося ротора относительно деталей статора и воспринимают усилия, действующие на ротор. Радиальные нагрузки, возникающие от собственного веса ротора, его неуравновешенности и расцентровки, а также от несбалансированных сил в проточной части, воспринимают опорные подшипники. Конструкция опорных подшипников и соединение их с корпусом турбины должны обеспечивать малые радиальные зазоры в проточной части и уплотнениях. Осевые усилия, возникающие от разности давлении на рабочих дисках, неуравновешенности осевых усилий на роторах отдельных цилиндров и т.д., воспринимаются упорным подшипником. Его конструкция также должна обеспечивать соответствующие осевые зазоры. Почти всегда упорный подшипник конструктивно совмещают с одним из опорных подшипников. Такие подшипники называются комбинированными (опорно-упорными). В современных мощных турбинах применяются только подшипники скольжения, которые долговечны, надежны, хорошо сопротивляются статическим и динамическим нагрузкам при высоких окружных скоростях. В качестве смазки в турбинных подшипниках в основном используется турбинное масло марки 22, получаемое из нефти. Оно обладает рядом ценных качеств, но пожароопасно. В связи с этим создаются синтетические огнестойкие жидкости, обладающие достаточными смазывающими свойствами. Схема работы опорного подшипника показана на рис. 5.1, а конструкция – на рис.5.2 и 5.3.
Р и с. 5.1. Схема опорного подшипника:1 – шейка вала; 2 – вкладыш; 3 – трубопровод переливной; 4 – крышка корпуса подшипника; 5 – трубопровод с отверстиями; 6 – колодки опорные; 7 – корпус подшипника; 8 – шайба ограничительная; 9 – трубопровод подвода масла; 10 – баббитовая заливка вкладыша. Шейка вала 1 вращается в расточке вкладыша 2, диаметр которой несколько больше диаметра шейки вала. Вкладыш, состоящий из двух половин, устанавливается в корпусе 7 на опорных колодках 6 так, чтобы оси расточки вкладыша и концевых и диафрагменных уплотнений совпадали. В расточку вкладыша по трубопроводу 9 подается масло от насоса. Между шейкой вала и расточкой вкладыша образуется масляная пленка, на которой в нормальных условиях и вращается вал. Подача масла в подшипник регулируется ограничительной шайбой 8. Отработавшее масло выдавливается через радиальный зазор между шейкой и расточкой вкладыша и стекает в корпус подшипника, откуда по сливному маслопроводу стекает в масляный бак. На крышке 4 корпуса подшипника установлен аварийный бачок. При нормальной работе турбины масло из зазора между шейкой и вкладышем по трубе 5 поступает в аварийный бачок. Избыток масла через переливной трубопровод 3 может сливаться в корпус подшипника. В случае прекращения подачи масла в подшипник (например при разрыве напорного маслопровода) система защиты турбогенератора отключает его от сети и прекращает подачу пара в турбину. Частота вращения ротора уменьшится, и подача масла будет производиться из аварийного бачка по трубопроводу 5 через отверстия, специальным образом расположенные в нем. Принцип работы опорного подшипника сводится к следующему: неподвижная шейка вала опирается на расточку вкладыша в нижней точке или на некоторую поверхность вкладыша вблизи нижней образующей. Если через подшипник организовать непрерывный проток масла и медленно вращать вал, то вал начнет периодически накатываться на расточку вкладыша подшипника и соскальзывать с нее в нижнее положение. Между шейкой вала и расточкой именно в этот период работы будет существовать полусухое (полужидкое) трение. Для его уменьшения расточку вкладыша покрывают антифрикционным сплавом (баббитом). При увеличении частоты вращения вала шейка его будет все сильнее увлекать под себя прилипающий к ней слой масла, и в некоторый момент времени произойдет ее всплытие; между шейкой вала и расточкой появится устойчивый масляный слой. Надежная работа опорного подшипника при минимуме расхода энергии на трение может быть обеспечена только при условии правильного выполнения шейки, расточки, а также при оптимальном расходе масла. Расчеты и опыт эксплуатации показывают, что нормальную работу вкладыша обеспечивают минимальная толщина масляной пленки, примерно 20 мкм. При этом диаметральный зазор в подшипнике должен быть равен 0,002-0,04 диаметра шейки вала. Большое влияние на характеристики подшипника оказывает форма расточки вкладыша, причем наиболее употребительными являются цилиндрическая и овальная («лимонная»). При овальной расточке масляный клин возникает не только в нижней части вкладыша, но и в верхней. В этом случае сила давления на верхнюю часть шейки вала препятствует развитию интенсивных колебаний вала. Конструкция опорного подшипника турбины ВК-50-1 ЛМЗ показана на рис. 5.2. Чугунный с баббитовой заливкой подшипник состоит из двух половин 1 и 3, связанных между собой болтами 2 и «замком», препятствующим поперечному перемещению верхней половины подшипника относительно нижней. Радиальное усилие от ротора к корпусу подшипника передается через масляный клин (образующийся при вращении ротора с рабочей частотой в зазоре между шейкой вала и баббитовой заливкой вкладыша), сам вкладыш 1, 3 и его опорные колодки 4. Вкладыш удерживается от вращения и сдвига в продольном направлении (по оси) стопорной планкой 10, вложенной в специальное гнездо в корпусе подшипника.
Р и с. 5.2. Опорный подшипник турбины ВК-50 ЛМЗ:1 и 3 – нижняя и верхняя половины вкладыша; 2 – болты, соединяющие половины вкладыша; 4 – колодки опорные; 5 – прокладки регулировочные; 6 – выборка во вкладыше; 7 – канал для подачи масла; 8 – диафрагма регулирующая; 9 – канавка маслораздаточная; 10 – стопорные планки, исключающие проворот вкладыша. Подшипники предназначены для работы исключительно в условиях жидкостного трения. Масло для смазки и охлаждения подается под давлением 0,4-0,5 ати при температуре 40- 45°С через нижнюю половину подшипника около горизонтального разъема так, чтобы захваченное вращением вала оно сначала прошло между валом и верхней половиной и затем между валом и нижней половиной вкладыша. В нижней половине вкладыша на поверхности баббита не допускаются неровности или канавки. В верхней половине подшипника для уменьшения потерь трения и облегчения циркуляции масла сделано углубление, расширяющееся с обеих сторон у разъема, для того чтобы обеспечить распределение масла по всей длине подшипника. Масло вытекает с обоих торцов подшипника через зазоры вокруг шейки ротора, собирается в корпусе подшипника и возвращается в масляный бак по сливному маслопроводу. Со стороны подшипника, обращенной к цилиндру, расположено уплотнение для предотвращения выбивания масла из корпуса подшипника. У опорных подшипников, расположенных возле гибких муфт, нуждающихся в подводе смазки, у разъема подшипника со стороны муфты делается сквозная небольшая канавка, для того чтобы струя выходящего из нее масла попадала в специальную захватывающую выточку на торце муфты (рис.4.2). Количество подаваемого на подшипник масла дозируется с помощью отверстия в диафрагме 8 таким образом, чтобы нагрев его (разница между температурой выходящего и поступающего масла) не превышал 12-15° С. Для правильной радиальной установки вкладыша в расточке корпуса подшипника (и тем самым для центровки вала в радиальном направлении) служат четыре установочных подушки 4 (три в нижней половине вкладыша, одна – в верхней). Между подушками и вкладышем прокладываются тонкие стальные прокладки 5, подбором которых и достигается необходимое радиальное положение вкладыша. Не допускается применение большого числа тонких прокладок, а также прокладок не из стали. Если во время центровок под подушки было положено несколько прокладок, то перед закрытием подшипника пакет прокладок заменяется двумятремя прокладками той же общей толщины, причем наиболее тонкая прокладка не должна быть менее 0,5 мм. Вкладыш должен быть плотно пригнан к расточке корпуса подшипника. Для этого необходимо, чтобы три подушки нижней половины вкладыша одновременно касались расточки корпуса подшипника, а подушка верхней половины была прижата крышкой корпуса подшипника. Необходимо при сборке убедиться, что нижняя половина вкладыша действительно лежит на трех подушках. Можно обеспечить плотную посадку вкладыша в расточке корпуса подшипника следующим приемом. Убедившись в одновременном касании трех подушек, толщину прокладок под нижней подушкой уменьшают на 0,05-0,07 мм, вследствие чего вкладыш будет надежно оперт на двух боковых подушках, а нижняя подушка коснется расточки корпуса подшипника после нагружения вкладыша весом вала и обжатия крышки корпуса подшипника. Не допускается уменьшение толщины прокладок под нижней подушкой больше, чем на указанную величину 0,05-0,07 мм, так как в противном случае при нагружении вкладыша и обжатии крышки вкладыш под давлением боковых колодок может получить деформацию. Крышка корпуса подшипника ставится по отношению к вкладышу с натягом 0,15–0,20 мм. Необходимая для этого толщина прокладок под верхней подушкой вкладыша определяется с помощью обжатия крышкой свинцовых проволок, подкладываемых на разъем корпуса подшипника возле вкладыша и на верхнюю подушку. По разнице в толщине проволочек на разъеме и на подушке, сплющенных в результате обжатия, оценивают необходимое изменение толщин прокладок под верхней подушкой для достижения вышеуказанного натяга. Важнейшими условиями для нормальной работы опорных подшипников являются соблюдение правильных зазоров между валом и вкладышами и надлежащие форма и состояние опорной поверхности (баббитовой заливки). Для подшипников турбин ЛМЗ принята «овальная» форма расточки, характеризуемая тем, что зазоры с боков между валом и баббитовой заливкой (по горизонтальной оси) примерно в два раза больше, чем зазор вверху (по вертикальной оси). При этом поверхности верхней и нижней половин вкладыша должны быть строго цилиндрическими, полученными только путем точения, без всякой пришабровки к поверхности вала по дуге 60°, как это практиковалось ранее на турбинах малых параметров. Для соблюдения вышеуказанных требований обработку вкладышей после заливки необходимо производить следующим образом:
Отверстие вкладыша, обработанного указанным путем, после удаления прокладок принимает правильную овальную форму, обеспечивающую требуемый зазор по всей окружности вала. Поверхность баббита не нуждается более в шабровке, за исключением тех случаев, когда необходимо исправить поверхность у концов вкладыша, если вал не лежит по всей длине шейки. Последний недостаток исключается, если вкладыш правильно установлен на станке и ось расточки совпадает с осью цилиндрической поверхности, по которой должны быть обработаны опорные подушки. Заливка вкладыша производится баббитом марки Б-83 следующего состава: 11-12% сурьмы; 5-6 % меди, остальное – олово. Общее количество примесей – менее 0,3 %; количество каждой примеси в отдельности – менее 0,1%, причем свинца-до 0,3%. В целях экономии дефицитного баббита марки Б-83 завод разрешает производить заливку верхних половин вкладышей баббитом марки Б-16, состоящим из 15-16,5% сурьмы, 2,5-3% меди, 15-16% олова, остальное– свинца. Количество каждой примеси в отдельности – менее 0,1%; содержание олова не должно превышать содержания сурьмы. Для контроля износа вкладышей применяются скобы, которые устанавливаются во время ревизии на нижней половине корпуса подшипника. Зазор между шейкой ротора и выступом скобы набивается на скобе при окончательной сборке турбины. По изменению зазора в эксплуатации можно судить об износе баббитовой заливки вкладыша, если нет набоя у подушек или у прокладок под подушками. При очень больших мощностях турбин овальная форма расточки не всегда может обеспечить достаточную виброустойчивость. Более совершенным типом таких подшипников является так называемый сегментный (многоклиновый) подшипник, изображенный на рис.5.3. Шейка вала помещается между сегментами (колодками), каждый из которых может поворачиваться вокруг ребра качания. К колодке подводится масло, чем и обеспечивается создание масляного клина. Шейка вала, таким образом, как бы удерживается в центре с помощью клиньев, препятствующих неустойчивому вращению вала.
Р и с. 5.3. Сегментный подшипник ЛМЗ:1 – сегменты; 2 – уплотнение; 3 – установочные колодки; 4 – штифты; 5 – вкладыш; 6 – стопорная шайба; 7 – термопара. На рис. 5.3 показана конструкция сегментного подшипника, используемого ЛМЗ для мощных турбин. На штифтах свободно установлены шесть опорных сегментов. В рабочем состоянии сегменты опираются на внутреннюю поверхность вкладыша и поворачиваются вокруг точки опоры до тех пор, пока равнодействующая сил давления со стороны ротора на сегмент не пройдет через точку опоры. Каждая колодка снабжена термопарой для измерения ее температуры. Опорные колодки служат для установки вкладыша в корпусе подшипника. Для опорных подшипников с малыми радиальными зазорами, например сегментных, работа в условиях полусухого трения, даже при баббитовой заливке, недопустима из-за ее быстрого износа. Поэтому под шейки вала через отверстие в нижней половине вкладыша подается масло под большим давлением, в результате чего происходит всплытие вала на 40-60 мкм при трогании вала и малой частоте вращения. www.ateffekt.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
