Решение проблем турбомашин: поворотные подшипники Miba

26 апреля 2022 г. | Химическая инженерия

Если возникают проблемы с температурой турбомашины или подшипники должны иметь повышенную несущую способность, обычно используют такие функции, как направленная смазка и материалы основания колодок с высокой теплопроводностью. Но особенно материалы основания колодок, такие как медь-хром, дороги и увеличивают время доставки подшипника. При высоких скоростях скольжения подшипники, разработанные Miba с технологией вихревых канавок, явно превосходят базовый материал CuCr и тем самым значительно расширяют возможности подшипников и областей применения.

Подшипники с наклонными опорами используются во вращающемся оборудовании, таком как компрессоры, турборедукторы, газовые турбины и паровые турбины. Обязательным условием безопасной и надежной работы подшипников является достаточная толщина смазочной пленки, которая в основном зависит от возникающей нагрузки, скорости и выбранного смазочного материала. Второй параметр — это тепло, выделяющееся в масле. Максимальные температуры как смазки, так и подшипника могут быть решающим параметром. Ключом к улучшению характеристик подшипников является соответствующая разработка продукта, позволяющая избежать чрезмерного нагрева определенных участков подшипника даже при высоких скоростях и нагрузках, а также горячих точек в масляной пленке.

Чтобы увеличить рассеивание тепла, обычно используются такие функции, как направленная смазка и материалы основания колодок с высокой теплопроводностью. Если этот подход все еще недостаточен, существуют геометрические варианты, такие как увеличение осевой длины или диаметра отверстия подшипника, хотя такие изменения часто увеличивают потребность в масле, потери мощности и требования к пространству.

Физически в определенном участке материала подшипника вырезаются прочные канавки определенной формы, расположенные по определенному рисунку. Канавки оптимизированы для нарушения ламинарного потока смазки и, таким образом, создания охлаждающего эффекта за счет улучшения температурного обмена между более холодным маслом возле вала и более теплым маслом возле поверхности подшипника. По сравнению с идентичным подшипником без завихряющихся канавок ключевые рабочие параметры, такие как расход масла, сила трения и динамические свойства, остаются практически неизменными.

Наклонные подушки miba с вихревой канавкой

Подробная статья об улучшении производительности с помощью вихревых канавок была опубликована в 2021 году (Шюлер Э., Бернер О.)*. Исследование проведено на 5-кулачковом опорном подшипнике Miba с диаметром отверстия 120 мм в диапазоне скоростей 50 – 110 м/с и диапазоне нагрузок 0 – 4 МПа. Датчики температуры, расположенные рядом с поверхностью скольжения, позволили точно определить максимальные температуры. Эти испытания подтвердили значительное снижение температуры поверхности.

На сегодняшний день технология проверена экспериментально на подшипниках с диаметром вала 120 и 500 мм. Кроме того, в январе 2021 года в компрессоре со встроенным редуктором был установлен первый поворотный подшипник с вихревой канавкой диаметром 60 мм. Машина снова в работе, и прежняя проблема с температурой подшипника решена. Прогнозируемое падение температуры зафиксировано и подтверждено оператором.

Подводя итог, протестированная и проверенная технология вихревых канавок может быть особенно полезна для высоконагруженных подшипников, например, в компрессорах со встроенным редуктором, которые работают вблизи пределов своих характеристик, чтобы повысить надежность и эксплуатационную готовность машины. В некоторых случаях снижение максимальных температур может также позволить уменьшить размер подшипника, что приведет к снижению потребности в масле и потерь мощности подшипника, сохраняя при этом температуру на приемлемом уровне.

Снижение температуры подшипников, вызванное вихревыми канавками, можно использовать для:

Miba производит гидродинамические подшипники и лабиринтные уплотнения для использования в ответственном вращающемся оборудовании, таком как турбины, компрессоры, генераторы или промышленные насосы. Наши подшипники с жидкостной пленкой используются в энергетике, а также в нефтегазовой и нефтехимической промышленности. Miba объединяет бывшие компании Orion, Sartorius Bearings, TCE и Zollern Plain Bearings, которые поддерживают отрасль на протяжении десятилетий. Благодаря производству оригинального оборудования и послепродажной поддержке мы сотрудничаем с вами на протяжении всего срока службы продукта и вашего оборудования.