Контрольні питання до теми 2.2
Призначення та конструкція діафрагми.
Основні способи встановлення діафрагм.
Опис встановлення діафрагм за допомогою радіальних шпонок.
Опис встановлення діафрагм за допомогою повздовжніх шпонок.
Конструкція звареної діафрагми.
Призначення та принцип роботи ущільнення.
Призначення сегментів.
Принцип роботи кінцевого лабіринтового ущільнення.
Призначення ежектора.
Процеси, які відбуваються в колекторі.
Тема 2.3 підшипники парових турбін
2.3.1 ТИПИ ТА УМОВИ РОБОТИ ПІДШИПНИКІВ
2.3.2 КОНСТРУКЦІЯ ОПОРНОГО ПІДШИПНИКА
2.3.3 КОНСТРУКЦІЯ ОСЬОВОГО ПІДШИПНИКА
2.3.4 МАСЛОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПІДШИПНИКІВ
2.3.1 ТИПИ ТА УМОВИ РОБОТИ ПІДШИПНИКІВ
Парова турбіна є об’єктом з довготривалим технічним ресурсом. Технічним ресурсом називають наробітку об’єкта від початку експлуатації до наступного припустимого стану.
В турбінах з довготривалим ресурсом зазвичай застосовують радіальні (опорні) та осьові (упорні) підшипники ковзання. Підшипники ковзання довготривалі, надійні та добре переносять статичні та динамічні навантаження при високих окружних швидкостях. Такі підшипники можуть працювати лише при подачі змащувальних матеріалів, в якості яких застосовуються спеціальні турбінні масла (нафтові або синтетичні), які володіють добрими змащувальними властивостями при визначених температурних межах.
Радіальні і осьові підшипники є опорами для ротора в радіальному та осьовому направленні, в якому вони і фіксують його положення відносно статора.
Радіальні підшипники сприймають статичні і динамічні навантаження, які діють на ротор в радіальному направленні: від маси ротора, від неврівноважених мас ротора, аеродинамічних зусиль. Основна складова навантаження підшипника визначається масою ротора, яка приходиться на цей підшипник. Конструкція парової турбіни створена таким чином, щоб під час роботи кожний підшипник сприймав зусилля лише від маси свого ротора.
Принцип роботи радіального підшипника оснований на утворенні масляного клиноподібного шару між шійкою ротора, що обертається та бабітом вкладишу. При обертанні шійки у вкладишу, шійка затягує за собою прилеглий шар масла за рахунок сил зачіплювання між маслом та поверхнею шійки. Затягування масла шійкою збільшується із збільшенням частоти обертання ротора, і як наслідок цього більша кількість масла, яка потрапляє у простір між шійкою та вкладишем, самостійно створює між ними вантажопідйомний масляний шар ( гідродинамічний ефект ). При визначеній частоті обертання (близько 30об/хв.) шар масла в зазорі буде стійкий та шійка буде плавати в ньому.
2.3.2 Конструкція опорного підшипника
В стаціонарному паро і газобудівництві використовуються опорні підшипники ковзання. Підшипники турбін як правило мають горизонтальний розлом, який полегшує виготовлення деталей та монтаж агрегатів. Підшипники турбін малої потужності інколи виконуються без горизонтального розлому.
Опорний підшипник (рисунок 2.3.1) складається з корпусу, кришки та вкладишу, які в свою чергу складається з двох навпівкладишів. В корпусі є масляна порожнина (картер) та порожнина (розточка) для встановлення вкладиша. Конструктивно корпуси підшипників виконуються окремо стоячими від корпусу циліндра або разом (для ЦНТ). Вкладиш підшипника може встановлюватись в розточку корпусу безпосередньо або через обойму. Вкладиші опорних підшипників можуть бути регульовані або нерегульовані (з рухомими опорними поверхнями і нерухомими).
Внутрішня поверхня напіввкладишів заливається атифрикційним сплавом – бабітом та розточуються. В підшипниках турбін застосовуються олов’яні бабіти (олово – 83%; сурма – 10-12%; мідь – 5,5 – 6,5%). Для кращого контакту бабіту з напіввкладишами на їх внутрішній поверхні проточуються кільцеві пази.
Вкладиши підшипників виконуються з різними типами внутрішніх поверхонь (розточок). Схеми основних типів вкладишів представлені на рисунку 2.3.2.
Циліндрична розточка (рисунок 2.3.2.а) – характеризується значним вертикальним зазором між шійкою валу та верхнім навпіввкладишем, таким чином надлишковий тиск масла у верхній частині вкладиша дорівнює нулю.
Рисунок 2.3.1 – Вмонтований підшипник ЦНТ
1 – вихідний патрубок;
2 – обвід;
3 – корпус підшипника;
4 – приварені ребра;
5 – опорні поверхні;
6 – повздовжня шпонка;
7 – фундаментна рама.
Еліптична розточка (рисунок 2.3.2. б) – має форму, яка близька до еліпсу. Під час обробки форма розточки забезпечується встановленням в горизонтальний розлом вкладиша тимчасових прокладок. Підведення масла в підшипники з еліптичною розточкою
Рисунок 2.3.2 – Схеми основних типів вкладишів:
а – циліндричний; б – еліптичний; в – сегментний.
організується до початку утворення кожного клину в нижньому та верхньому напіввкладишах. На відміну від підшипника з циліндричною розточкою у верхньому зазорі утворюється надлишковий тиск масла. Еліптична розточка сприяє підвищенню динамічної стійкості ротора та забезпечує достатню вібростійкість роторів до визначеної потужності.
Сегментні вкладиші – застосовуються в турбінах з великими потужностями. Ці підшипники (рисунок 2.3.2 в , мають опорні поверхні у вигляді подушок (сегментів) 1, які шарнірно спираються на корпус 2 . Подушки можуть розташовуватись всередині масляної ванни 3. Сегментні підшипники можуть мати циліндричну або еліптичну розточку. В еліптичних сегментних підшипниках вібростійкість роторів вища.
Для збільшення витрат масла на охолодження та створення сприятливих умов для створення масляного клину розлом вкладиша виконують з розвалами С (рисунок 2.3.2 а ), які представляють собою місцеві вибори бабіту, які зменшують гідродинамічний опір підшипника.
Рисунок 2.3.3 – Вкладиш радіального підшипника
1 – верхній навпіввкладиш;
2 – радіальна подушка;
3 – з’єднувальні болти;
4 – нижній навпіввкладиш;
5 – прокладки;
6 – отвір;
7 – канал;
8 – розвал.
На рисунку 2.3.3 показана типова конструкція вкладиша радіального підшипника, який складається з верхнього 1 та нижнього 4 навпіввкладишів, які з’єднані болтами 3. Навпіввкладиші встановлюються в корпус через чотири радіальні подушки 2. Така конструкція дозволяє виконувати переміщення навпівкладишів за рахунок перестановки прокладок 5 при центрувальних роботах. Масло у навпіввкладиші підводиться через отвір 6 в одній з радіальних подушок і далі направляється по каналу 7 до розлому, де є розвал 8.
На рисунку 2.3.4 представлена конструкція опорної частини підшипника, яка має сферичні навпіввкладиші 1, встановлене навпівкільце 5 та кришку 2 . Така конструкція припускає невеликі повороти навпіввкладишів, що дає можливість запобігати перекосам шійки валу у навпіввкладишах при монтажу або ремонті, а також збільшують несучу здатність підшипника. Нижнє навпівкільце 5 встановлено на трьох радіальних центрувальних подушках 4. Встановлений в навпівкільце 5 вкладиш притягується до нього кришкою 2, яка закріплюється за допомогою шпильок через прокладки 3 до корпусу підшипника. Наявність прокладок 3 дає можливість отримувати необхідний натяг кришки 2 на вкладиш. При номінальній роботі турбіни масло подається в порожнину 6, а потім – до верхнього навпіввкладиша, здійснюючи змащування шійки валу звичайним шляхом. Для забезпечення безаварійної зупинки турбіни, масло , окрім подачі його до навпіввкладишів, надходить також до спеціальної резервної ємності в кришці підшипника. Для цього служить канал 7.
Сегментні підшипники ЛМЗ та ХТЗ (рисунки 2.3.4 та 2.3.5) мають відповідно шість і чотири робочі радіальні подушки 1, які встановлюються на штифтах 4; в підшипнику ХТЗ (рисунок 2.3.5) на додаток до установочних штифтів передбачено закріплення подушок спеціальними зачепами. Подушки виконані з індивідуальним підведенням масла. Нижні робочі подушки виготовлені складеними з внутрішніми каналами 3 для охолодження їх маслом; верхні – цільні. Всі робочі подушки цієї конструкції мають спеціальні опори 2 . В робочому стані подушки спираються на внутрішні поверхні навпіввкладишів та обертаються навколо точки опори до тих пір, поки рівнодіюча сил тиску не пройде через точку опори.
Рисунок 2.3.4 – Радіальний сегментний підшипник ЛМЗ:
1 – сегмент; 2 – ущільнення; 3 – установочні колодки;
4 – штифти; 5 – вкладиш; 6 – стопорна шайба; 7 – термопара.
Рисунок 2.3.5 –Сегментний підшипник ХТЗ:
1 – радіальні подушки;
2 – спеціальні опори;
3 – внутрішні канали;
4 – штифти.