Tel:+86-575 -87957662
Email:
ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO, LTD. so sídlom v okrese FengXian v Šanghaji, podprsenka spoločnosti "BHS", je profesionálna výrobcovia axiálnych ložísk naklápacích podložiek a Továreň na ložiská naklápacích podložiek...
Pri kryogénnom spracovaní, regenerácii kvapalín zemného plynu a rekuperácii energie je turboexpandér často najnáročnejším rotačným strojom v závode. Pracuje pri vysokej rýchlosti, nesie relatívne ľahkú hmotu rotora a musí zostať stabilný pri veľkých zmenách prietoku, tlakového pomeru a teploty. Tieto tri vlastnosti, vysoká rýchlosť, nízka záťaž a premenlivé prevádzkové podmienky, tvoria kombináciu, ktorú bežné hydrodynamické ložiská zvládajú zle. Ložisko s pevným profilom môže spôsobiť vírenie oleja a následné šľahanie oleja, čím vznikajú subsynchrónne vibrácie, ktoré môžu rásť, kým sa obežná dráha rotora nestane nestabilnou. Preto radiálne ložiská naklápacej podložky expandéra sú široko špecifikované pre túto triedu strojov.
Ložisko s naklápacou podložkou pre obsluhu expandérov nie je len ložisko, ktoré sa náhodou používa na expandéroch. Ide o nosnú architektúru zvolenú preto, že jej podložky sa môžu pohybovať. Každá podložka sa otáča na otočnom bode, čo umožňuje podložke sledovať rotor pri zmene rýchlosti a zaťaženia. Výsledkom je hydrodynamický film, ktorý zostáva vycentrovaný, a rotor, ktorý odoláva destabilizačným silám, ktoré vznikajú pri vysokých povrchových rýchlostiach. V turboexpandéri musí ložisko tolerovať aj rýchle prechody počas spúšťania, vypínania a prerušenia procesu. Podložka, ktorá sa môže nakláňať, je oveľa lepšie vybavená na to, aby prežila tieto udalosti, ako pevné ložisko.
Ďalším dôvodom, prečo je povinnosť expandéra závažná, je vzťah medzi priemerom rotora a rýchlosťou. Aby sa povrchová rýchlosť udržala v rozumných medziach, majú rotory expandéra často malý priemer. Malý čap, ktorý beží vysokou rýchlosťou, vytvára tenký olejový film s vysokými šmykovými rýchlosťami. Ak vôľa ložiska nie je starostlivo kontrolovaná, fólia môže byť príliš horúca alebo príliš tenká a ložisko môže stratiť svoju nosnosť. Radiálne ložiská naklápacích podložiek to riešia rozložením zaťaženia na viacero podložiek a tým, že každej podložke umožňujú vytvoriť si vlastný olejový klin. Nasledujúce časti vysvetľujú konštrukčné premenné, ktoré sú najdôležitejšie pri výbere týchto ložísk pre prevádzku expandéra.
Charakteristickým znakom otočného ložiska sklopnej podložky je, že každá podložka sa môže voľne otáčať okolo čapu. Ako sa rotor otáča, podložka sa nakláňa, kým zbiehajúca sa medzera medzi podložkou a čapom nevytvorí hydrodynamické tlakové pole. Toto tlakové pole podporuje zaťaženie. Pretože sa podložka môže nakloniť, olejový klin zostáva stabilný aj pri zmene smeru zaťaženia. V pevnom ložisku je klin nastavený geometriou otvoru a akákoľvek zmena prevádzkových podmienok môže posunúť minimálnu hrúbku filmu do nepriaznivej polohy.
Stabilita vo vysokorýchlostných expandéroch závisí od potlačenia subsynchrónnych vibrácií. K subsynchrónnym vibráciám dochádza, keď sa rotor víri s frekvenciou pod rýchlosťou chodu. Ložisko s naklápacou podložkou znižuje toto riziko, pretože podložky nevytvárajú silné krížové spojovacie sily, ako to robí klzné ložisko. Krížová väzba je tendencia ložiska tlačiť rotor do strán, keď je posunutý v jednom smere. Prerušením súvislého olejového filmu okolo čapu usporiadanie podložiek oslabuje túto krížovú väzbu a zvyšuje prah, pri ktorom začína nestabilita.
Vôľa a predpätie sú dve najcitlivejšie geometrické premenné v čapovom ložisku s naklápacou podložkou expandéra. Vôľa je diametrálna medzera medzi čapom a povrchom podložky. Predpätie je množstvo, o ktoré je vŕtanie doštičky menšie ako zmontovaný voľný kruh. Vyššie predpätie robí ložisko tuhším a môže zlepšiť stabilitu, ale tiež zvyšuje teplotu olejového filmu a zvyšuje stratu výkonu. Nižšie predpätie znižuje teplotu, ale môže umožniť, aby sa obežná dráha rotora zväčšila.
V službe expandéra je priepustné okno úzke. Príliš veľká vôľa a ložisko môže prechádzať hrubým, ale zle vycentrovaným filmom, čo vyvoláva vírenie. Príliš malá vôľa a film stráca prietok oleja, čo spôsobuje rýchle zvýšenie teploty. Bežným priemyselným usmernením je nastaviť predpätie medzi 0,3 a 0,5 pre ložiská vysokorýchlostného expandéra, ale konečná hodnota sa musí skontrolovať vzhľadom na dynamiku rotora, teplotu prívodu oleja a smer zaťaženia. V tabuľke nižšie sú zhrnuté praktické účinky.
| Parameter | Efekt nižšej hodnoty | Efekt vyššej hodnoty | Zváženie expandéra |
|---|---|---|---|
| Predpätie | Nižšia tuhosť, nižšia teplota | Vyššia tuhosť, vyššia teplota | Použite dostatočné predpätie na potlačenie subsynchrónnych vibrácií |
| Odbavenie | Vyšší prietok oleja, chladnejší film | Nižší prietok oleja, teplejší film | Udržujte v úzkom okne, aby ste predišli víreniu alebo prehriatiu |
| Hrúbka podložky | Pružnejšia podložka | Pevnejšia podložka | Súlad balančnej podložky s tuhosťou otočného čapu |
Spôsob mazania má priamy vplyv na stratu výkonu a teplotu podložky vo vysokorýchlostných expandéroch. Pri zaplavenom mazaní je puzdro ložiska naplnené olejom a podložky bežia ponorené. Tento prístup poskytuje dostatok oleja a dobré chladenie, ale tiež vytvára straty pri vírení, pretože rotor a podložky musia pretlačiť veľké množstvo oleja. Pri riadenom mazaní sa olej rozprašuje alebo vstrekuje priamo do vstupu podložky. Prívod oleja je meraný, takže straty pri vírení výrazne klesajú a vzniká menej tepla. Smerované mazanie je často preferované pre ložiská expandéra, kde je povrchová rýchlosť vysoká a záleží na každom kilowatte parazitnej straty.
Výber nie je vždy jednoduchý. Riadené mazanie vyžaduje starostlivý dizajn trysky a filtráciu oleja, pretože upchatý otvor môže vyhladzovať podložku. Zaplavené mazanie je zhovievavejšie, ale menej účinné. Mnohé inštalácie expandérov využívajú hybridný prístup: nasmerované mazanie na zaťažené podložky a riadené zaplavené napájanie na nezaťaženú stranu na chladenie. Nižšie uvedená tabuľka porovnáva tieto dve metódy.
| Atribút | Zaplavené mazanie | Riadené mazanie |
|---|---|---|
| Objem oleja v kryte | Vysoká | Nízka až stredná |
| Strata víriacej sily | Vysokáer | Nižšia |
| Ovládanie teploty podložky | Dobré, ale nerovnomerné | Cielené a efektívne |
| Riziko hladovania ropy | Nízka | Vysokáer if nozzles clog |
| Typické použitie expandéra | Staršie jednotky alebo jednotky s nižšou rýchlosťou | Vysoká-speed, efficiency-focused units |
Vysoká rýchlosť otáčania obmedzuje povrchovú rýchlosť čapu. Ak je povrchová rýchlosť príliš vysoká, olejový film sa prudko strihá, teplota stúpa a materiál ložiska sa môže znehodnotiť. Jedným zo spôsobov riadenia povrchovej rýchlosti je zníženie priemeru čapu. Menší čap však znižuje nosnosť ložiska a tiež sťažuje kontrolu vôle v bežnom viacdielnom ložisku s naklápacou podložkou. Zmena vôle medzi podložkami sa môže stať významnou časťou celkovej vôle, čo poškodzuje stabilitu.
Tento problém rieši drôtené EDM integrálne naklápacie ložisko. Namiesto montáže samostatných podložiek do puzdra sú podložky vyrezané z jedného kusu ložiskového materiálu pomocou drôtového elektrického výboja. Výsledkom je jednodielna konštrukcia s presným rozmiestnením podložiek a konzistentnou vôľou. Vankúšiky zostávajú spojené s vonkajším krúžkom tenkými rebrami, ktoré fungujú ako čapy. Táto konštrukcia je obzvlášť užitočná pre vysokorýchlostné expandérové rotory s malým priemerom, pretože zachováva tesnú kontrolu vôle bez tolerancií stohovania viacdielnej zostavy.
Poznámka k výberu: Keď súčin priemeru čapu a rýchlosti chodu prekročí praktický limit povrchovej rýchlosti, pred zvýšením vôle vyhodnoťte integrálnu konštrukciu naklápacej podložky EDM s drôtom.
Smer zaťaženia expandéra nie je vždy pevný. Počas normálnej prevádzky môže dominantné zaťaženie pochádzať z hmotnosti rotora alebo procesných síl. Počas prechodových javov sa môže vektor zaťaženia otáčať. Ložisko so štyrmi doštičkami s podložkami pod uhlom 0, 90, 180 a 270 stupňov má rôznu tuhosť v rôznych smeroch. Ložisko s piatimi doštičkami s konfiguráciou zaťaženia medzi doštičkami často poskytuje rovnomernejšiu tuhosť a lepšiu stabilitu, keď je smer zaťaženia neistý.
Výber medzi štyrmi a piatimi doštičkami ovplyvňuje aj prietok oleja a teplotu. Viac podložiek znamená viac vstupov oleja a viac plôch podložiek, čo môže zvýšiť odpor, ale aj zlepšiť distribúciu chladenia. V prípade expandérov, pri ktorých dochádza k častým zmenám záťaže alebo širokému obmedzovaniu prietoku, je často bezpečnejšou voľbou usporiadanie s piatimi podložkami. Pre dobre definovaný smer zaťaženia a potrebu minimalizovať stratu výkonu môže postačovať ložisko so štyrmi doštičkami.
Zliatina Babbitt zostáva štandardným výstelkovým materiálom pre radiálne ložiská naklápacích doštičiek expandéra. Ponúka vynikajúcu zabudovateľnosť a prispôsobivosť, čo pomáha ložisku tolerovať malé nesúososti a nečistoty. Babbitt má však obmedzený teplotný strop. Pri teplote približne nad 120 stupňov Celzia na povrchu podložky klesá jej pevnosť a zvyšuje sa riziko utierania. Vo vysokorýchlostných expandéroch sa teploty podložiek môžu priblížiť k tomuto limitu, ak je mazanie slabé alebo vôľa je príliš tesná.
Návrh dráhy chladiaceho toku je preto kritický. Riadené mazanie môže dodávať chladný olej priamo do vstupu doštičky. Niektoré ložiská obsahujú aj chladiace kanály za podložkou na odvádzanie tepla z oceľovej podložky. Cieľom je udržať povrch Babbitt pod jeho bezpečnou hranicou pri zachovaní stabilného olejového filmu. Ak aplikácia vyžaduje vyššie teploty, môžu sa zvážiť alternatívne materiály obloženia, ktoré však často strácajú určitú prispôsobivosť.
Problémy s ložiskami expandérov sa zriedka objavia bez varovania. Monitorovanie stavu môže odhaliť prvé príznaky, ale ich interpretácia vyžaduje pochopenie toho, ako sa správajú ložiská naklápacích podložiek. Najbežnejšie signály sú uvedené nižšie.
Tieto signály neidentifikujú jedinú hlavnú príčinu. Nárast teploty môže byť spôsobený upchatou olejovou tryskou, zmenou procesných podmienok alebo opotrebovaným čapom. Špička vibrácií môže pochádzať z ložiska, rotora alebo spojky. Správnou reakciou je zhromaždiť údaje o trendoch, porovnať ich so základnou hodnotou a zapojiť špecialistu na ložiská, ktorý dokáže interpretovať úplný obraz. Pokus o opravu bez tejto analýzy môže problém ešte zhoršiť.
Výber dodávateľa radiálnych ložísk s naklápacou podložkou expandéra nie je len otázkou ceny. Dodávateľ musí rozumieť dynamike rotora, správaniu olejového filmu a špecifickým požiadavkám na servis vysokorýchlostných expandérov. Dodávateľ, ktorý katalogizuje iba štandardné ložiská, nemusí byť schopný zodpovedať vôli, predpätiu a mazaniu, ktoré vyžaduje váš rotor.
Keď požadujete cenovú ponuku, uveďte nasledujúce prevádzkové parametre. Čím sú údaje úplnejšie, tým je výber presnejší.
Schopnosť prispôsobenia je dôležitá, pretože ložiská expandérov sú zriedkavo bežne dostupnými položkami. Dodávateľ by mal byť schopný upraviť geometriu doštičiek, dizajn čapu a dodávku oleja tak, aby zodpovedali dynamike vášho rotora. Dôležitá je aj dodacia lehota a rýchlosť technickej spätnej väzby. Dodávateľ, ktorý počas fázy výberu reaguje pomaly, bude pravdepodobne počas výpadku závodu reagovať pomaly.
Vyžiadajte si cenovú ponuku na radiálne ložiská naklápacích podložiek expandéra. Odošlite svoje prevádzkové parametre a získajte odporúčanie na výber s dodacou dobou a cenou. Čím viac podrobností poskytnete, tým rýchlejšie môže začať technická kontrola.
Klzné radiálne ložisko používa na vytvorenie olejového filmu pevnú dieru. Ložisko čapu naklápacej podložky používa samostatné podložky, ktoré sa otáčajú a sledujú rotor. To znižuje krížové spriahacie sily a zlepšuje stabilitu pri vysokej rýchlosti, preto je preferovaný pre expandéry.
Riadené mazanie dodáva olej len tam, kde je to potrebné, čím sa znižujú straty vírením a teplota podložky. Zaplavené mazanie poskytuje viac oleja, ale vytvára vyšší odpor a stratu výkonu, čo je nežiaduce pri prevádzke vysokorýchlostného expandéra.
Vyššie predpätie zvyšuje tuhosť ložísk a môže potlačiť subsynchrónne vibrácie, ale tiež zvyšuje teplotu olejového filmu. Nižšie predpätie beží chladnejšie, ale môže umožniť väčšie obežné dráhy rotora. Správna hodnota závisí od dynamiky rotora a smeru zaťaženia.
Zvážte to, keď je priemer čapu malý a rýchlosť je vysoká, pretože kontrola vôle je pri viacdielnych zostavách obtiažna. Integrovaný dizajn zachováva presné rozmiestnenie podložiek a konzistentnú vôľu bez tolerancií pri stohovaní.
Zahrňte priemer čapu, rozsah otáčok, veľkosť a smer zaťaženia, metódu mazania, podmienky dodávky oleja, vôľu a predpätie, priestorové limity a požiadavky na monitorovanie. To umožňuje dodávateľovi vykonať presný výber.
Sledujte nárast teploty podložky, vrcholy subsynchrónnych vibrácií, kolísanie tlaku olejového filmu a zmeny obežnej dráhy rotora. Tieto signály vyžadujú analýzu trendov a odbornú kontrolu pred pokusom o opravu.
ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO, LTD. so sídlom v okrese FengXian v Šanghaji, podprsenka spoločnosti "BHS", je profesionálna výrobcovia axiálnych ložísk naklápacích podložiek a Továreň na ložiská naklápacích podložiek...
Autorské práva © 2017 ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO, LTD. Všetky práva vyhradené. Čína Výrobcovia ložísk naklápacích podložiek
