РАЗДЕЛ 2
ГИДРОАГРЕГАТ ПОДЪЕМА РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ И ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКА
Особенности и описание функционирования гидроагрегата
Одним из важнейших вопросов при эксплуатации турбомашин в настоящее время
является безотказная работа крупногабаритных подшипников турбоагрегатов в
области полужидкостного и полусухого трения, т.е. на режимах пуска, останова и
валоповорота. Именно на этих режимах, являющихся наиболее неблагоприятными для
гидроагрегата подъема вала турбомашины и проверяется надежность системы в
целом. Опыт эксплуатации показывает, что баббит вкладышей опорных подшипников
при этих режимах подвергается повышенному износу, в результате которого
искажается форма расточки и увеличивается зазор между вкладышами подшипника и
цапфой. Повышенный износ баббита подшипников неблагоприятно сказывается на
надежности работы турбомашин, приводя к снижению устойчивости валопровода и
развитию интенсивности низкочастотных вибраций роторов. Гидроагрегат подъема
позволяет:
-снизить коэффициент трения покоя пары вал-вкладыш с 0,25-0,3 до 0,03-0,001;
-обеспечить необходимую толщину масляной пленки между рабочими поверхностями
вкладыша и вала при различных тепловых состояниях агрегата на режимах пуска и
останова, что существенно снижает износ поверхностей скольжения подшипника;
-повысить надежность работы валоповоротных устройств.
В работе [93] ряд авторов предлагает методику по расчету выбору сегментных
радиальных подшипников турбомашин. Приведена методология расчета статических
характеристик сегментного подшипника. Рассмотрены влияние различных
геометрических соотношений на рабочие характеристики. Модель составлена при
следующих допущениях:
-движение РЖ в смазочном слое ламинарное;
-температура РЖ на входе в сегмент равна температуре РЖ перед подшипником;
-расчет статических характеристик сегментного подшипника можно проводить без
учета сегментов верхней половины.
При решении данной задачи уравнение Рейнольдса решалось по методу конечных
разностей. Основные характеристики определялись численным интегрированием
полученного поля давлений и их производных. Однако совместная модель ГА подъема
и сегментного подшипника авторами не рассматривалась.
Следуя методологии работы [13], подшипники с боковым расположением областей
подвода РЖ высокого давления по сравнению с общепринятыми одной или тремя
областями, расположенными вдоль нижней образующей, обладают двумя существенными
преимуществами:
1. Области подвода, образованные углублениями на несущей поверхности, находятся
в местах, где гидродинамические давления в режиме номинальных оборотов с
отключенным гидроподъемом либо малы, либо равны нулю, в то время как области
подвода с нижним расположением уменьшают несущую способность подшипника, так
как они располагаются вблизи мест с максимальными гидродинамическими
давлениями.
2. Зависимость между давлением РЖ на входе в подшипник и расходом РЖ весьма
полога в отличие от аналогичной зависимости для одной или трех областей,
наличие которых требует установки насосов, развивающих при расходах РЖ близких
к нулю, давление в 3-5 раз больше, чем при расчетном режиме гидроподъема, когда
минимальная толщина пленки составляет приблизительно 0,05 мм.
Следует отметить, что боковое расположение камер гидроподъема на расточках
втулочных подшипников и выполнение сегментных подшипников с двумя несущими
сегментами и четырьмя камерами гидроподъема в сегментах обеспечивают умеренное
давление гидропдъема. Для втулочных подшипников турбин частотой вращения
3000мин-1 требуемое давление гидроподъема не превышает 4МПа, для сегментных -
6МПа. Таким образом, полный расчет параметров и исследование динамики работы
гидроагрегата подъема не проводился.
При расчете гидроподъема, используя методики [92,93] определяют давления отрыва
шейки и расход масла для каждого подшипника турбомашины при температуре РЖ 50єС
и толщине пленки не менее 0,05мм. Требуемый напор насоса устанавливают по
наибольшему для всех подшипников расчетному давлению с учетом потерь в
регулирующих устройствах, трубопроводах и других элементах гидроагрегата
подъема. Производительность насоса определяется суммой расчетного расхода РЖ на
гидроподъем в подшипниках и смазывание ряда узлов турбоагрегата: ВПУ, упорного
подшипника турбины, опорных подшипников возбудителя. Запасы по напору и
производительности насоса составляют 15..25% номинальных расчетных значений
[15].
Аналитический обзор выполненных работ в этом направлении позволит сделать
вывод, что разработчики в основном занимались проектированием гидростатических
подшипников, исследованием схем расположения гидростатических камер в
подшипнике и т.д., однако полного расчета параметров и исследования динамики
функционирования гидроагрегата подъема не проводилось.
Однако из сведений специалистов ОАО «Турбоатом» в гидроагрегате подъема
наблюдаются пульсации давления до 2МПа, которые вызывали вибрации трубопроводов
и в некоторых случаях приводили к обрыву трубопровода высокого давления, а
также вызывали вывинчивание регулирующих штоков вентилей, повлекших за собой
падение давления в подшипниках и работу ВПУ с колебанием силы тока
электродвигателя от 5 до 12А. Известны случаи повреждений сегментных
подшипников средней опоры турбоагрегата К-500-240-2, повлекший за собой
аварийный останов агрегата [46], а также выход из строя гидроагрегата подъема
ротора турбины К-1000-60/1500, в которой наблюдалась сильная вибрация
трубопроводов, при этом произошел обрыв штуцера одного из отводов к
подшипниковому карману, вызвавший потерю нескольких тонн масла.
При выборе объекта исследования, мы руководствовались следующи
- Київ+380960830922