Подшипники

В паровых турбинах используют только подшипники скольжения (опорные и упорные), в которых между вращающимися и невращающимися деталями при нормальной работе всегда существует тонкий слой смазки. Они служат для фиксации такого положения вращающегося валопровода, при котором обеспечивается надежная и экономичная работа турбины.

Опорные подшипники воспринимают нагрузку от массы ротора, вибрационные нагрузки, возникающие при его вращении, а также обеспечивают правильное центрирование ротора относительно неподвижных деталей и сохранение необходимых радиальных зазоров в уплотнениях.

Рис. 1.18. Схема опорного подшипника

Схема опорного подшипника дана на рис. 1.18. Шейка вала 1 размещается во вкладыше 2 подшипника с небольшим зазором, в который по каналу 9 из масляного бака насосом подается масло. Оно проходит между шейкой и баббитовой заливкой 10 вкладыша, образуя масляную пленку, исключающую контакт поверхностей вала и вкладыша. Отработавшее масло через торцевой зазор между валом и вкладышем стекает в корпус (картер) 7 подшипника, откуда направляется в масляный бак. Положение шейки вала и валопровода турбины определяется положением вкладыша. Для изменения его установки используют три нижние колодки 8. Верхняя колодка 6 необходима для плотного зажатия вкладыша в корпусе подшипника. Между вкладышем и колодками для точной центровки расточек устанавливают регулировочные прокладки. Если масляные насосы расположены не на валу турбины, то на крышках подшипников или над ними устанавливают аварийные емкости 4, непрерывно заполняемые маслом по маслопроводу 5.

Избыток масла по переливной трубе 3 стекает в корпус подшипника. При аварийном прекращении подачи масла от насосов система защиты отключает турбогенератор от сети, а смазка шейки вала в период замедления вращения осуществляется из емкости 4 по маслопроводу 5 через дозировочные отверстия, обеспечивающие уменьшение расхода масла с замедлением турбины.

Подшипник должен быть виброустойчивым, т.е. не реагировать на случайные возмущения, всегда имеющиеся в турбине.

Существует два типа расточки вкладышей: цилиндрическая и овальная (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Овальная (а) и цилиндрическая (б) расточки опорных подшипников и распределение давления масла под шейкой вала (в): 1, 3 – верхний и нижний вкладыши, 2 – вал; А, Б – верхний и боковой зазоры, В – смещение вала при вращении

При цилиндрической расточке (рис. 1.19, б) боковые зазоры между шейкой вала и вкладышем в плоскости его разъема, примерно вдвое меньше верхнего зазора, который составляет около 0,002 от диаметра шейки вала. При овальной расточке (рис. 1.19, а) боковые зазоры примерно вдвое больше, чем верхний, который составляет около 0,001 диаметра шейки вала.

При быстром вращении ротора масло увлекается в клиновый зазор между шейкой вала и расточкой вкладыша, повышая давление масла под шейкой вала и обеспечивая всплытие ротора на масляной пленке. Так как давление в масляном клине со стороны захода масла больше, то при работе турбины ротор несколько смещается (рис. 1.19, в). Преимуществом овальной расточки вкладышей является то, что при подъеме ротора на масляной пленке между шейкой вала и верхним вкладышем образуется верхний масляный клин, который способствует более спокойной работе турбины.

Упорный подшипник воспринимает результирующее осевое усилие, действующее на валопровод турбины (рис. 1.20).

Рис. 1.20. Схема сегментного упорного гидродинамического подшипника скольжения

На валу 1 турбины выполняют упорный диск (гребень) 4, который через масляный слой опирается в зависимости от направления осевого усилия на сегменты 3 или 5, поворачивающиеся около ребер качания 9. Масло для смазки подводится от насоса в коллектор 8, из которого по отверстиям 2 в установочном кольце подается к сегментам 3. Между упорным сегментом и гребнем образуется масляная пленка, препятствующая их контакту. Совокупность корпуса 6 и установленных в нем сегментов называют вкладышем упорного подшипника.

Маслоснабжение сегментов 5 второго ряда может осуществляться либо точно таким же образом (из другого коллектора) либо, как показано на рис. 1.20, перепуском масла по маслопроводу 7 в камеру этих сегментов.

Широко распространены комбинированные опорно-упорные подшипники (см. рис. 1.2), в которых упорная и опорная части объединены, что уменьшает длину ротора, создает более благоприятные условия для его работы и сокращает габариты турбоагрегата.

Чтобы масло, подаваемое к подшипникам, не вытекало из корпуса подшипника наружу, в месте выхода вала из корпуса устанавливают маслоотбойное уплотнение.