О выборе предельной допустимой температуры баббита подшипников при отключении системы смазки

Очевидно, что на величину характерной температуры металла цилиндров, при которой может быть отключена система смазки, существенное влияние оказывает предельная температура баббита, которая может разрешена при отключенной системе смазки. Ее величину разные турбинные заводы задают по – разному.

Так, в работах по определению допустимой по условиям отключения СС температуры металла цилиндров турбины К–800–240–3 ЛМЗ в качестве заданной заводской инструкцией предельной величины указано значение в 110ºС. Фактически в цитированной работе предельная величина была ограничена величиной 100º С из – за того, что этой величиной ограничена шкала прибора штатного контроля температуры баббита подшипника. В аналогичных работах, выполненных авторским коллективом настоящей работы, на турбине К–200–130 тем же заводом была разрешена предельная температура баббита в 80ºС. В последнее время ЛМЗ существенно повысил значение предельной температуры баббита – до 97 – 100ºС. Именно такие значения согласованы с заводом в июле 1992г. для работ, выполняемых УПИ на турбинах К–200–130 на Верхнетагильской ГРЭС и К–800–240–5 на Пермской ГРЭС.

Харьковский турбинный завод для работ по определению допустимой температуры металла ЦВД и ЦСД турбин К–300–240 и К–500–240, при которой может быть разрешено отключение СС, установил предельное значение температуры баббита подшипников, равное 100º С.

Для аналогичных работ на турбинах Т–100–130 и Т– 175/210 – 130 ТМЗ допускает предельное значение температуры баббита в 120ºС.

Учитывая столь значительные расхождения в величинах предельных температур баббита, задаваемых разными заводами или даже одним и тем же заводом в различных случаях, необходимо остановиться на выборе этой величины более подробно.

Известные работы по этому направлению обосновывают величину предельно допустимой температуры баббита упорных подшипников для рабочих режимов турбины, т.е. когда подшипники находятся под воздействием рабочей нагрузки, обусловленной осевыми усилиями, действующими на ротор. В этих условиях опасаются повреждения баббитовой заливки вследствие уменьшения ее твердости и предела прочности при сжатии. В отечественной практике применяется баббит Б83; он рассчитан на условия работы в подшипниках, когда (при работе турбины) его температура не превышает 110 – 120ºС, т.к. при превышении этой температуры твердость баббита (по Бриннелю) становится меньше 120 МПа (12 кгс/кв.мм) (табл. 1.1) т.е. ниже предела твердости, допустимого для работы подшипников. Считается, что при превышении указанной температуры в условиях вращающегося нагруженного подшипника может происходить быстрый износ или заедание поверхности вкладыша или вала.

Таблица 1.1 Механические свойства баббитов при повышенных температурах

Температура испытаний, гр.С	Твердость по Бриннелю, МПа			Предел прочности при сжатии, МПа		Предел прочности при растяжении, МПа
	Б88	Б83	Б16	Б88	Б83	Б88	Б83	Б16
-50	520	―	―	―	―	―	―	―
20	240	299	295	114	108	80	90	78
50	182	288	―	83	92	65	―	―
75	148	185	197	66	―	55	―	―
100	113	145	150	48	55	46	54	55
150	108	82	81	―	55	28	32	―
175	―	59	69	―	42	20	―	―
200	23	26	―	―	―	18	―	―

ПРИМЕЧАНИЕ. Температура плавления оловянистых баббитов – начало 240 – 250ºС, конец 400 – 420ºС.

Но даже в рабочих условиях начало повреждения баббита относится к более высокой температуре. На это имеются многочисленные указания в зарубежной научно – технической периодике. Так, в работе, в которой приводятся данные фирмы Инглиш Электрик об условиях работы опорных подшипников мощных турбин; указывается, что баббит подшипника скольжения диаметром около 610 мм при нагрузке 60000 кг с (588 кН) и частоте вращения 3000 об/мин работает надежно при температуре 130ºС; одновременно отмечается, что это значительно ниже температуры начала повреждения баббита, величина которой указывается равной 177,8ºС.

В обзоре указывается на надежную работу подшипников турбин при температурах 115, 140 и даже 175º.

Исследования надежности работы баббита подшипников в условиях, близких к интересующим нас (т.е. при невращающемся роторе) были проведены фирмой "Дженерал электрик". В этой работе исследуется проблема максимальной температуры гидродинамических подшипников при постоянной нагрузке. Исследования были выполнены на натурной установке:

Диаметр модельного радиального подшипника 250 ММ, имеющего антифрикционное покрытие из сплава 3АSТМ, близкого по своему составу к Б83 (но более твердого из – за большего – 8% О содержания меди); к ротору нормальной нагрузкой 1,37 МПа прижимался • баббитовый сегмент подшипника. При медленном прерывистом вращении ротора с одновременным повышением температуры сегмента (путем индукционного нагрева) начало появления повреждений было отмечено при температурах 190 - 199ºС. Результаты экспериментов, проведенных фирмой, указаны в табл. 1.2.

Таблица 1.2 Результаты экспериментов , проведенных General Electric Company

Тип подшипников	Диаметр дюйм (м)	Скорость об/мин	Номинальная нагрузка, фунтов на кв.дюйм (МПа)	Максимальная температура гр.С
Опорный	16 (0,4064)	5000	704 (4,85)	305 (151,7)
Упорный	24,75(0,6286)	4820	1050 (7,24)	268 (131,1)
Экспериментальный в опорный	10 (0,254)	0	200 (1,37)	380 (193,3)

В связи с тем, что сведения о механических свойствах баббита Б83 при температурах выше 175ºС обнаружить в литературе не удалось, при решении вопроса о допустимых температурах баббита на ПО ТМЗ было выполнено их определение экспериментальным путем.

Результаты проведенных исследований показали, что даже при температуре 200ºС условия работы баббита подшипников не вызывают опасений. С учетом этого вывода для турбин ТМЗ в опытах по определению условий отключения системы смазки предельная температура в 120ºС дает достаточный (почти двухкратный) запас и ее использование в качестве критерия надежности режима не вызывает особого сомнения.