Подшипники турбины

Необходимое положение вращающегося ротора относительно деталей статора обеспечивают подшипники турбины, воспринимающие усилия, действующие на ротор.Как правило, в турбостроении применяются подшипники скольжения, которые хорошо сопротивляются статическим и динамическим нагрузкам при высоких окружных скоростях, долговечны и надежны.Между расточкой вкладыша подшипника и шейкой вала при его вращении возникает полусухое (полужидкостное)трение, для уменьшения которого расточку вкладыша покрывают баббитом (антифрикционный сплав), а в качестве смазки –нефтяное турбинное масло марки 22, которое является еще и охладителем трущихся поверхностей.

К конструкции подшипников предъявляется ряд требований:

-работа подшипника должна быть исключительно надежной, т.к. аварии с подшипниками влекут большие повреждения проточной части и уплотнений;

-конструкция должна обеспечивать наибольшую экономичность турбины, т.к. работа и состояние подшипниковобеспечивают оптимальные зазоры в уплотнениях и проточной части, что непосредственно влияет на к.п.д. турбины;

-работа сил трения в смазочном слое подшипника должна быть минимальной, т.к. она совершается за счет энергии вращения вала.Радиальные нагрузки, возникающие от собственного веса ротора, его неуравновешенности, расцентровки от несбалансированных сил в проточной части, особенно при парциальном подводе пара, неправильной работы соединительной муфты (гибкой, полужесткой) или редукторной связи (при наличии редуктора), воспринимают упорные подшипники. Схема опорного подшипника, поясняющая его работу,показана на рисунках 3.19 и 3.20

Шейка вала 1 вращается в расточке вкладыша 2, диаметр которой несколько больше диаметра шейки вала.Вкладыш, состоящий из двух половин, устанавливается вкорпусе 7 на опорных колодках 6 так, чтобы оси расточки вкладыша и концевых и диафрагменных уплотнений совпадали. В расточку вкладыша по трубопроводу 9 подается масло от насоса. Между шейкой вала и расточкой вкладыша образуется масляная пленка, на которой вращается вал.Подача масла в подшипник регулируется ограничительной шайбой 8. На крышке корпуса 4 установлен аварийный бачок, в который по трубе 5 поступает масло.

В случае прекращения подачи масла в подшипник (при аварии в маслосистеме) турбогенератор защитой отключается от сети и прекращается подача пара в турбину. Обороты постепенно снижаются и масло в подшипник будет поступать из аварийного бачка. На рисунке 3.20, б, в, г видно как при увеличении оборотов шейка вала увлекает под себя масло и между ней и расточкой появляется устойчивый масляный слой (клин),благодаря которому шейка вала как бы «плавает».Для установки ротора в осевом положении и восприятия осевых усилий, которые меняются при переходных процессах (изменения параметров, сбросы, набросы нагрузки), изменениях зазоров в проточной части (в уплотнениях, при заносе солями) служит упорный подшипник. В паровых турбинах используют только сегментные упорные подшипники (рисунок 3.21).Внутри вкладыша, состоящего из двух половин 1и2,соединяемых горизонтальными фланцами, расположено кольцо 3, на котором установлены упорные колодки 5. На валу турбины имеется упорный диск (гребень), прилегающий своим торцом к поверхностям упорных колодок, залитых баббитом. Упорный диск (гребень) изготавливается заодно с валом или бывает насадным.

К упорным колодкам подается масло, заполняющее весь вкладыш и вытекающее в верхней половине вкладыша. Таким образом, гребень 4 вращается в масляной ванне и придавливается осевым усилием к поверхности колодок.Между гребнем и колодками образуется несущий слой масла, исключающий металлический контакт поверхностей колодок и гребня и обеспечивающий малые потери на трение и незначительный износ колодок.

Изображенный на рисунке 3.21 подшипник можно использовать только при условии, что осевое усилие направлено всегда слева направо.Кроме того, при большом зазоре слева от гребня при малейшем сдвиге ротора влево произойдет повреждение уплотнений и проточной части. Поэтому в упорных подшипниках кроме основных (рабочих) колодок устанавливают дополнительные (установочные) колодки с противоположной стороны гребня. С их помощью устанавливают осевой разбег ротора между колодками.

При сборке его устанавливают в пределах 0,5-0,6 мм, а в работе он будет 0,4-0,5 мм.В крупных многоцилиндровых турбинах различия в работе колодок не существует, т.к. осевое усилие может менять свое направление при изменении режима работы.Упорный подшипник должен обладать абсолютной надежностью, т.к. выход его из строя влечет за собой тяжелые повреждения проточной части.

Часто упорный подшипник объединяют с опорным,т.е. получается комбинированный опорно-упорный подшипник.Вкладыши опорных и упорных подшипников помещают в корпуса, устанавливаемые на фундамент, или присоединяемые непосредственно к корпусу турбины.В корпусе подшипника (обычно первого) размещают главный масляный насос, элементы системы регулирования и защиты турбины.