Файл: Жаров, А. П. Предупреждение аварий подшипников паровых турбин.pdf

подшипником нет ограничительной шайбы, то подключение проточ­ ного резервного объема вызовет уменьшение сопротивления прохож­ дению масла, вследствие чего расход масла через подшипник соот­ ветственно возрастет.

14. ПРИМЕНЯЕМЫЕ КОНСТРУКЦИИ РЕЗЕРВНЫХ БАЧКОВ

Резервные бачки должны отвечать ряду важных тре­ бований. В первую очередь бачки должны быть прочны­ ми и герметичными. Ведь в бачках создается избыточное давление, они размещены па вибрирующих крышках подшипников и расположены поблизости от горячих час­ тей турбины. Необходимо, чтобы каждый резервный объем был проточным и имел переливное устройство в верхней точке. Резервный бачок должен содержать мини­ мальное количество фланцев. Конструкция бачка должна допускать осмотр и очистку внутренних поверхностей во время ремонтов. Сообщение резервного бачка с подшип­ ником должно быть простым и надежным, исключающим неправильную сборку соединительных узлов и сужение проходных сечений. К дозирующей трубе необходим хо­ роший доступ, а ее сечение и сопротивление тракта к подшипнику не должны оказывать вредного влияния на принятую дозировку подачи масла.

Большое значение для своевременного слива масла из резервного объема имеет переливное устройство, кото­ рое служит для сообщения резервного объема с атмос­ ферой. По экспериментальным данным скорость подъема пузырей воздуха в масле составляет около 0,1 м/сек. При такой скорости каждые 0,1 м длины заполненной маслом переливной трубы вызывают задержку слива масла из резервного объема на 1 сек. Правильное вы­ полнение переливного устройства позволяет осуществить разрыв потока масла в переливной трубе и тем самым исключить ее тормозящее влияние на начало слива масла из бачка. Для этого необходимо верхний конец перелив­ ной трубы приблизить к крышке бачка и установить в нем ограничительную шайбу, с тем чтобы сечение пере­ ливной трубы на всем ее протяжении не заполнялось мас­ лом. С этой же целью переливная труба не имеет гори­ зонтальных участков, а ее нижний конец находится в воздушном пространстве.

В соответствии с указанными требованиями различ­ ные турбостроительные заводы по-разному решают воп­ росы конструирования и размещения резервных бачков.

70

ХТГЗ для серии турбин на сверхкритические параметры пара резервные бачки выполняет сварными. Для опор­ ных и упорного подшипников бачки установлены на крышках корпусов этих подшипников. Бачок переднего подшипника № 1 выполнен съемным, а бачок подшипни­ ка №2, расположенного между ЦВД и ЦСД, приварен к крышке. Последний состоит из двух отсеков: один предназначен для опорного подшипника, другой —для упорного.

Подача масла от переднего бачка к подшипнику № 1 осуществлена вначале через разъемное соединение внеш­ ней трубой и далее каналами через контактные поверх­ ности крышки, установочного кольца и вкладыша. Под­ вод масла от бачка к подшипнику № 2 выполнен только внутренними каналами. В упорный подшипник масло из бачка подается через контактные поверхности крышки подшипника и вкладыша, между которыми выполнены два кольцевых канала. Для обеспечения всех колодок упорного подшипника ограниченной смазкой масло по системе радиальных отверстий подается от кольцевых каналов к специальным соплам, установленным в проме­ жутках между колодками. Обрез сопла с выходным от­ верстием установлен на расстоянии '2—3 мм от торцевой поверхности упорного диска у нижнего основания колод­ ки со стороны входной кромки.

После проведения испытаний усовершенствованной си­ стемы аварийного маслоснабжения упорного подшипника завод для выпускаемых машин соответственно реконстру­ ировал резервный бачок подшипников упорного и опор­ ного № 2 (см. рис. 12). Объем бачка увеличен до 550 л, из которых 300 л предназначены для упорного подшипни­ ка и 250 л—для опорного. Нормальное снабжение маслом нагруженной стороны упорного подшипника (сторона генератора) осуществлено через резервный бачок, в кото­ ром поддерживается избыточное давление 0,3 кгс/см2. Внутри бачка установлена труба 1, которая верхним концом подходит к крышке, а нижний ее конец выходит

Труба 1 соединена маслопроводом 4 с местом нормаль­ ного подвода масла к нагруженной стороне упорного подшипника. При остановке масляного насоса имеющее­ ся в бачке масло ib течение 4 мин будет сливаться в под­ шипник по этой трубе под непрерывно уменьшающимся

71

напором. За это время скорость вращения ротора при условии своевременного срыва вакуума понизится до 800—1 000 об/мин. Как только уровень масла в бачке опустится до расположения сливного отверстия в трубе, поток масла через трубу прекратится. Остальное масло (50 л) может сливаться только к колодкам. Схема под­ вода масла к каждой колодке осталась без изменений. С целью уменьшения протока свежего масла через пере­ ливное устройство бачка верхний конец переливной трубы 2 сильно задросселирован. Нормальная подача масла к другой стороне упорного подшипника не изменена. Из резервного бачка на эту сторону подшипника масло по­ дается только через сопла.

Бачки подшипников №3, 4 и 5 приварены к выхлоп­ ным патрубкам соответственно первого, второго и треть­ его потоков ЦНД. От каждого бачка проложено по две трубы: одна — к подшипнику, другая — в сливной масло­ провод. Подвод масла непосредственно к каждому вкладышу выполнен системой внутренних каналов.

Завод «Электротяжмаш» для подшипников генерато­ ра ТГВ-300 с посторонним возбуждением выполняет резервный бак отдельно от машины. Бак установлен в проеме окна машинного зала, от него проложены три трубы: две — к подшипникам, третья (переливная) — в маслобак. Заполняется бак через подшипники по каналам аварийной подачи смазки.

Ленинградский металлический завод отливает резерв­ ные бачки для турбин К-300-240 заодно с крышками корпусов подшипников. По принятой заводом схеме нор­ мальное маслоснабжение подшипников ведется через резервные бачки, т. е. они находятся под давлением масла из линии смазки. Конструктивно турбина К-300-240 ЛМЗ схожа с однотипной турбиной ХТГЗ. У нее также пять опорных подшипников, один из которых (№ 2) выполнен комбинированным с упорным. Диаметр шейки вала у переднего подшипника 300 мм, у подшип­ ника № 2 330 мм. Остальные подшипники турбины расто­ чены под диаметр шейки вала, равный 435 мм. Расточка всех вкладышей выполнена в виде эллипса. Удельная

показано на рис. 9, выполнен симметрично по обе сторо­ ны опорного подшипника. Диаметр упорного диска равен 575 мм. С каждой стороны упорного подшипника уста­

72

новлено по 8 колодок. Колодки выполнены с опорой по ребру качания. Вкладыш комбинированного подшипника имеет внешнюю сферическую поверхность, зажимаемую в обойме.

Некоторые данные по опорным подшипникам турбины и генератора и принятым заводом объемам резервных

73

корпуса подшипника, установочной обоймы и вкладыша с помощью внутренних каналов. В упорную часть под­ шипника масло вначале подается в кольцевые камеры, выполненные на внутренней поверхности установочной обоймы, откуда по каналам — к соплам, установленным перед входными кромками колодок. В остальные опорные подшипники турбины и передний подшипник генератора нормальная и аварийная смазка подается из бачков вначале по трубам, проложенным вне корпусов подшип­ ников, а затем по внутренним каналам к вкладышам. Все бачки имеют переливные устройства, выполненные по изложенному выше принципу. Перелив производится в картеры. В целях экономии свежего масла, поступаю­ щего в резервные бачки, ограничительные шайбы выпол­ нены с малыми проходными сечениями.

Завод «Электросила» для подшипников генератора и возбудителя резервный бак емкостью 3 м3 устанавли­ вал вначале на генераторе. Заполнение его маслом про­ изводилось непосредственно из линии смазки агрегата. Для машин более позднего выпуска объем бака сущест­ венно сокращен и бак установлен в проеме окна машин­ ного зала.

Генератор ТГВ-300 имеет два основных опорных под­ шипника и один дополнительный. Шейки вала генератора в основных подшипниках имеют диаметр 450 мм. По схеме компоновки с турбиной передний подшипник гене­ ратора располагается в корпусе подшипника ЦНД тур­ бины. Вкладыш изготовляется ЛМЗ. Нормальное и ава­ рийное маслоснабжение его производится от бачка № 3. Возбудитель имеет два опорных подшипника.

Теплофикационная турбина Уральского турбомоторного завода Т-250/300-240 выполнена четырехциЛиндровой с семью опорными подшипниками. Подшипник № 2, комбинированный опорно-упорный, выполнен по типу подшипника ЛМЗ для турбины К-300-240. Данные по подшипникам турбины Т-250/300-240 и их резервным бачкам приведены в табл. 3. Все резервные бачки выпол­ нены сварными. Бачки подшипников №5, 6, 7 и 8 прива­ рены к выхлопным патрубкам ЦНД турбины. Все бачки заполняются маслом по каналам аварийной смазки. Подвод масла из каждого бачка к началу смазочного слоя подшипника производится через контактные поверх­ ности крышки корпуса иустановочную колодку вкладыша идалее по каналам в теле вкладыша (см. рис. 4). Турби-

74

на Т-250/300-240 может приводить во вращение генерато­ ры типов ТГВ-300 и ТВВ-300.

На ЛМЗ для одновальных турбин К-800-240 нормаль­ ное и аварийное маслоснабжение подшипников выполне­ но так же, как для турбины К-300-240, однако размеры резервных бачков значительно увеличены.

Г л а в а ч е т в е р т а я

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АВАРИЙНОГО МАСЛОСНАБЖЕНИЯ ПОДШИПНИКОВ

15. ИССЛЕДОВАНИЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

а] Экспериментальные стенды

Весь комплекс разработанных мероприятий по ава­ рийному маслоснабжению подшипников проходил по­ следовательную экспериментальную и практическую про­ верку, вначале на специальных стендах, а затем на турбоагрегатах.

При создании экспериментальных установок для ре­ шения поставленных задач наибольшую сложность пред­ ставляют выбор и осуществление соответствующей схе­ мы нагружения опытного подшипника. Для получения ре­ зультатов, близких к реальным, необходимо, чтобы па испытываемый подшипник действовала нагрузка, равная массе ротора турбоагрегата. Особое значение это имеет для исследований нестационарных режимов работы под-

75

шипников. Значительное уменьшение подачи масла в под­ шипник, как уже отмечалось, вызывает повышение тем­ пературы смазочного слоя и уменьшение его толщины. При этом последняя может уменьшиться настолько, что нарушатся условия совершенной смазки. Появится вибрация вала и начнется неустойчивая работа несу-

Рис. 14. Схема экспериментального стенда с опорно-упорным под­ шипником.

устройство для программного управления регулирующим клапаном турбопри­ вода; 7 — опорный подшипник качения; 5 — трос; 9 —упорный подшипник ка­ чения.

щего слоя. Подшипник, работающий в подобных усло­ виях, должен испытывать дополнительную динамическую нагрузку от инерционных сил «пульсирующего» ротора. В ряде случаев динамическая составляющая может на­ много превосходить статическую нагрузку подшипника. Воспроизвести на стендах инерционную составляющую нагрузки подшипника практически невозможно. Поэтому при нестационарных условиях работы испытываемого подшипника воспринимаемая им нагрузка будет несколь­ ко меньше, чем у реального, и, следовательно, получа­ емые экспериментальные данные будут отличаться от на­ турных. Такое положение имеет место на эксперимент тальных установках, где действующая на подшипник на-

76

грузка создается с помощью гидравлических или меха­ нических устройств. По этой причине на эксперименталь­ ных стендах могут быть решены лишь принципиальные вопросы аварийного маслоснабжения подшипников, а ко­ личественные соотношения впоследствии должны уточ­ няться в реальных условиях.

На рис. 14 дана принципиальная схема стенда для исследования при ограниченной смазке опорно-упорного подшипника турбины П-25-29. Выбор комбинированного подшипника обусловливался необходимостью всесторон­ него рассмотрения вопросов аварийного маслоснабжения всех подшипников турбоагрегатов.

Необходимые условия работы опорно-упорного подшипника на стенде создавались следующим образом. Опорная часть подшипника нагружается радиальным усилием, равным 5 тс. Для этого на вал установлены подшипники качения 7, заключенные в специальные обоймы, на которые через гибкие тросы 8 передается усилие давле­ ния масла на поршни в нагрузочных устройствах. С целью устра­ нения возможных заеданий и нечувствительности в нагрузочных устройствах поршни выполнены с гидростатической самоцентровкой. Всплытие вращающегося стендового вала 1на масляной пленке про­ исходит за счет соответствующего перемещения поршней в цилиндрах

и упорная часть испытуемого подшипника. Передача усилия на вал осуществлялась через упорный подшипник качения 9.Максимальная величина осевого усилия принята равной 1 тыс. кгс. Выбор такого осевого усилия обусловливался отсутствием нагрузки на упорный подшипник во время выбега у турбин без промежуточного перегрева пара. Смонтированный внутри стендового вала регулируемый элек­ трический нагреватель 5 мощностью 4 кет создавал поток тепла к подшипнику, как у турбины с параметрами пара 29 кгс/см2,400 °С. Имитация выбега ротора турбоагрегата на стенде обеспечивалась программным устройством 6 путем автоматического изменения про­ пуска пара в приводную турбину специально спрофилированнымдроссельным клапаном с электромеханическим приводом.

Исследования некоторых вопросов аварийного масло­ снабжения подшипников проводились на стенде (схема на рис. 15). Исследуемый опорный подшипник сколь­ жения собран на валу 1, который установлен в под­ шипниках качения. Нагружение подшипника радиальным усилием производится путем притягивания вкладыша 2 к валу через бесшарнирную ленточную подвеску 3 рычаж­ ным устройством. Стенд выполнен таким образом, что зажатый в жестких подшипниках качения вал имеет только одну степень свободы — вращение. Подвешенный на гибких лентах, плавающий на смазочном слое под-

77