Подшипники и уплотнения

В унифицированных турбокомпрессорах применяются под­шипники скольжения. Ротор турбокомпрессора вращается в двух подшипниках, один из которых, 23, расположен в центральной вставке корпуса компрессора, другой, 14, – в центральной вставке газоприемного корпуса. Подшипник 23, расположенный со стороны компрессора, воспринимает радиальные и осевые усилия, т. е. яв­ляется опорно-упорным.

Подшипник (рис. 28) состоит из стального корпуса 27, имею­щего фланец с отверстиями для крепления, и запрессованной в него втулки 26 из высокооловянистой бронзы. Втулка 26 со стороны колеса компрессора имеет бурт (упорный торец), который воспринимает осевое усилие. На упорном торце выполнены радиальные канавки и скосы на образованных таким образом торцевых поверхностях упорных секторных подушек для создания гидродинамического слоя скольжения. Втулка застопорена винтом 29. На корпусе подшипника имеются два резьбовых отверстия для съемника, каналы для подвода смазки и сливные каналы для масла.

У некоторых модификаций турбокомпрессоров упорно-опор­ный подшипник имеет на боковой поверхности втулки продольную канавку, выходя­щую на упорный торец, с целью увеличения подачи смазки на упорную поверхность (эта канавка показана на рис.28). Подшипники с такой канавкой нельзя использовать в качест­ве чисто опорных, т. е. нельзя ставить со стороны турбины.

Для более напряженных турбокомпрессоров применяются опорно-упорные подшипники другой конструкции, имеющие повышенную несущую способность (рис. 29). В таком подшип­нике упорная часть представляет собой отдельный плоский подпятник 35 из высокооловянистой бронзы со смазочными канав­ками на рабочем торце, зафиксированный от проворачивания штифтом 39. Подпятник имеет упругую опору, состоящую из набора металлических пластин и слоя масла между ними, кото­рая служит для компенсации перекосов упорного торца, возни­кающих при монтаже и работе узла. При монтаже подшипник устанавливается так, чтобы слив­ные каналы располагались внизу. Масло к подшипнику подводится из системы смазки двигате­ля по штуцерам 16 (рис. 27).

Полости, в которых располагаются подшипники, как со сто­роны турбины, так и со стороны компрессора, отделены от внут­ренних полостей агрегата уплотнениями. Уплотнение со стороны компрессора препятствует уносу масла из полости подшипника в компрессор. Оно состоит из двух упругих колец типа поршневых (рис. 30) и лабиринтов, об­разуемых завальцованными в вал гребешками и запрессованной в корпус компрессора втулкой. В промежуток между кольцами и лабиринтами подводится воздух по сверлениям в корпусе и во втулке. В некоторых модификациях турбокомпрессора воздух подводится из улитки корпуса компрессора (как изображено на рис. 27), в других — из систем дизеля. Но как в том, так и в дру­гом случае, попадая между кольцами и лабиринтом, воздух компенсирует то разряжение, которое передается от входной ча­сти колеса компрессора, и, таким образом, обеспечивает эффек­тивность уплотнения.

Рис 28. Опорно-упорный подшипник с жёстко фиксированными поверхностями скольжения

Кольца во время вращения ротора за счет своей упругости прижимаются ко втулке и остаются неподвижными или медлен­но проворачиваются. В турбокомпрессорах некоторых модификаций в качестве дополнительной меры для предотвращения уноса масла из по­лости подшипника к пяте крепится импеллер и на наружном диаметре пяты выполняется маслосгонная резьба (рис. 29).

Уплотнение со стороны турбины не допускает прорыва име­ющих избыточное давление горячих газов из промежутка между сопловым аппаратом и колесом турбины в полость подшипника, а также предотвращает попадание масла из полости подшипника на нагретую часть вала, где оно может закоксовываться и за­полнять зазоры, препятствуя свободному вращению ротора.

Это уплотнение состоит из двух упругих колец (рис. 30) и двух групп лабиринтов, между которыми по сверлением в вы­хлопном, газоприемном корпусах и во втулке подводится сжа­тый воздух из компрессора. Давление воздуха выше давления в промежутке между сопловым аппаратом и диском турбины, поэтому воздух отсекает горячие газы, кроме того, двигаясь вдоль вала, он способствует охлаждению ротора. Количество воздуха, поступающего в уплотнение, зависит от размера и ко­личества отверстий в дросселе 17 (рис. 27).

Для того, чтобы уравнять давление с обеих сторон колец, а также не допустить поступления газов и воздуха в полость под­шипника и далее по сливному масляному трубопроводу в картер двигателя, турбокомпрессоры имеют дренаж, по которому воз­дух из промежутка между лабиринтами .и упругими кольцами удаляется в некоторых модификациях турбокомпрессора в ат­мосферу по каналам в газоприемном корпусе, в других отводит­ся по сверлениям в .вале во входные каналы компрессора.

Рис. 29. Подшипник упорно-опорный с демпфированной упорной поверхностью: 33 – корпус подшипника; 34 – набор пластин; 35 – подпятник; 36 – стопорное кольцо; 37 – пята; 38 – импеллер; 39 – штифт.

Рис.30. Уплотнение со стороны компрессора

УСТАНОВКА ТУРБОКОМПРЕССОРА НА ДВИГАТЕЛЕ

Надежность турбокомпрессора в большой степени зависит от того, .насколько правильно выполнена установка турбокомп­рессора на двигателе.

Вопросы установки турбокомпрессоров должны быть пра­вильно решены уже при проектировании двигателя, при проек­тировании силовой установки с данным двигателем (тепловоз, судно, электростанция и т. п.), а также при постройке двигате­лей и монтаже силовых установок.

Те требования в части правильной установки турбокомпрес­соров, которые должны быть в обязательном порядке выполнены, при проектировании и постройке двигателей и силовых устано­вок, и без выполнения которых заводом-изготовителем турбоком­прессоров не гарантируется их надежная работа, изложены в специально разработанных технических условиях. Технические условия высылаются ОК'БТ заинтересованным организациям по их требованию.

Требования технических условий исходят из не­обходимости оградить турбокомпрессор как при монтаже на двигателе, так и при .работе от неизвестных и неконтролируемых усилий со стороны трубопроводов, связывающих его с двига­телем и силовой установкой е целом, причем должна быть обеспечена свобода тепловых расширений. Кроме того, технические условия содержат указания по выполнению систем охлаждения и смазки турбокомпрессора; по ограждению турби­ны от попадания посторонних тел, по ограничению вибраций, передающихся на турбокомпрессор от двигателя.

Помимо обязательного выполнения требований упомянутых технических условий при проектировании двигателя и силовой установки следует обеспечить по возможности свободный доступ к турбокомпрессору, к местам его закрепления, к местам присое­динения трубопроводов, к подшипникам и фильтру с целью удобства монтажа, демонтажа и обслуживания в эксплуатации. Немаловажное значение для эффективной и исправной ра­боты турбокомпрессора имеет правильное выполнение воздуш­ного и газового трубопроводов.

Неправильно спроектированный всасывающий трубопровод, например, может явиться не только источником потерь, ухудша­ющих параметры двигателя, но и причиной неравномерности поля давлений перед колесом компрессора и возникновения вследствие этого вибрационных поломок колес компрессора.

Выпускные коллекторы двигателя должны иметь минималь­ные потери энергии газов на пути от цилиндров двигателя к тур­бине; выхлопной трубопровод должен обеспечить минимальное противодавление за турбиной; воздушный трубопровод на вса­сывании должен иметь минимальное сопротивление (разрежение перед компрессором – не более 300 мм вод. ст.) и должен обеспе­чивать равномерное поле давлений перед колесом компрессора, наддувочный коллектор должен обладать достаточным объемом, чтобы сглаживать колебание давления за компрессором.

Газовые и воздушные трубопроводы е целью уменьшения потерь не должны иметь излишних поворотов, Повороты тру­бопроводов должны быть плавными, трубопроводы, не должны иметь резких изменений сечения или других источников мест­ных сопротивлений.

При выборе сечения трубопроводов можно ориентироваться по размерам соответствующих отверстий в корпусах турбокомп­рессора (воздухоприемного, газовыхлопного и т. п.). Во всяком случае, сечение всасывающего и выхлопного трубопроводов не должно быть меньше сечения соответствующих отверстий.

На выпускных коллекторах двигателя необходимо предус­мотреть бонки для термопар перед входом в турбину для заме­ра температуры газов. Водяной трубопровод на выходе из кор­пусов турбокомпрессора должен иметь бонки для измерения температуры выходящей воды.

С целью наиболее полного учёта всех факторов, могущих влиять на работу турбокомпрессора, я наиболее правильного выпол­нения установки рекомендуется при проектировании двигателя и силовой установки пользоваться консультацией Специального конструкторского бюро турбонагнетателей (г. Пенза, п/я 34).

Для правильной эксплуатации знание и соблюдение обслу­живающим персоналом изложенных выше условий, которые ха­рактеризуют собой правильность установки турбокомпрессора на двигателе, необходимо особенно при ремонтах и замене турбокомпрессоров.

При демонтаже турбокомпрессора для ремонта или осмотра необходимо не перепутать и сохранить при последующем монта­же наборы компенсирующих прокладок там, где они были по­ставлены заводом—изготовителем двигателя; при повреждении компенсаторов нельзя заменять их жестким звеном и т. п.

При замене турбокомпрессоров может потребоваться вывер­ка нового турбокомпрессора относительно двигателя с примене­нием компенсирующих прокладок. Поскольку на различных дви­гателях компоновка турбокомпрессоров различна, при выверке нового турбокомпрессора следует руководствоваться указания­ми завода-изготовителя двигателя.

Общее правило, выполнение которого в эксплуатации обяза­тельно, одно: при демонтаже и монтаже турбокомпрессоров с целью ремонта или замены не должны быть нарушены условия, предусмотренные конструкцией двигателя и силовой установки. Нередки случаи, когда турбокомпрессор получает поврежде­ние из-за попадания в его внутренние полости посторонних пред­метов в период небрежного хранения или в момент монта­жа его «а двигателях. Для предотвращения таких повреждений отверстия, сообщающиеся с внутренними полостями, при тран­спортировании и хранении должны быть заглушены. Снимать заглушки. Следует непосредственно в момент монтажа турбоком­прессора на двигателе. Это относится как к новым турбокомпрес­сорам, так и к турбокомпрессорам, прошедшим ремонт или сня­тым с двигателя по любым другим причинам.

Как указывалось выше, турбокомпрессоры имеют патрубок, сообщающийся с входным каналом компрессора, где давление ниже атмосферного.

При решении вопроса об использовании этого патрубка для вентиляции картера двигателя следует учитывать, что отсасыва­емые из картера газы несут с собой масляные пары и копоть и, как правило, служат одним из основных источников загрязнения проточной части компрессора. Поэтому в целях удлинения сро­ков работы турбокомпрессора без обслуживания использовать турбокомпрессоры для вентиляции картера не рекомендуется; в тех же случаях, когда картер вентилируется через турбокомпрес­сор, необходимо обеспечить качественную очистку отсасываемых из картера газов.

Унос с воздухом большого количества масла и попадание его в цилиндры двигателя может привести к тому, что двигатель при выключенном топливе будет продолжать работать на масле, при этом возможен разнос двигателя. У двухтактных двигателей, кроме того, возможен взрыв паров масла в ресивере.