СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПОЛУВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ И ВАЛА ТУРБОАГРЕГАТА

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПОЛУВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ И ВАЛА ТУРБОАГРЕГАТА


RU (11) 2168025 (13) C2

(51) 7 F01D25/16, F16C17/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 17.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2001.05.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 99118355/06 
(22) Дата подачи заявки: 1999.08.24 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.08.24 
(45) Опубликовано: 2001.05.27 
(56) Аналоги изобретения: Вол А.А. и др. Исследование электрического состояния турбоагрегатов в условиях эксплуатации. Труды ЦКТИ № 257. Промышленные исследования и обработка оборудования турбоустановок. - Л.: НПО ЦКТИ, 1989, с.10 - 18. RU 2080498 C1, 25.05.1997. SU 445772 A, 15.12.1974. JP 57177422 A, 01.11.1982. JP 61127922 A, 16.06.1986. JP 01006517 A, 11.01.1989. JP 60211119 A, 23.10.1985. 
(71) Имя заявителя: Смирнов Борис Михайлович 
(72) Имя изобретателя: Смирнов Б.М. 
(73) Имя патентообладателя: Смирнов Борис Михайлович 

(54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПОЛУВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ И ВАЛА ТУРБОАГРЕГАТА 
Изобретение относится к области механики и может быть использовано в турбоагрегатах тепловых электростанций. Способ повышения надежности полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата заключается в заполнении смазочного материала между валом и каждой парой полувкладышей соответствующего подшипника турбоагрегата и осуществлении выравнивания электрических потенциалов каждой пары полувкладышей соответствующего подшипника турбоагрегата с его валом. Изобретение позволяет повысить надежность подшипников и вала турбоагрегата. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Предлагаемое изобретение относится к области механики и может быть использовано в турбоагрегатах тепловых электростанций для обеспечения надежности работы подшипников и вала, а следовательно, и повышения надежности работы турбоагрегата.
Известен способ повышения надежности полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата [1], заключающийся в заполнении смазочного материала между полувкладышами подшипников и валом турбоагрегата, изоляции полувкладышей подшипников от фундаментной плиты и снятии электрического потенциала с вала путем его заземления с помощью токосъемных щеток.
Поверхности вала и полувкладышей подшипников в турбоагрегатах имеют неровности высотой в пределах (0,05-0,1) мкм, а наиболее грубые до (100-200) мкм. Шероховатость и волнистость поверхностей полувкладышей подшипников и вала, искажение их формы от нагрузки и температуры приводят при их соприкосновении к силе трения, которая сопровождается диссипацией энергии, и изнашиванию полувкладышей подшипников и вала.
Заполнение смазочного материала между полувкладышами подшипников и валом обеспечивает уменьшение силы трения между полувкладышами подшипников и валом, что снижает их интенсивность изнашивания, а значит, повышает надежность. Изоляция полувкладышей подшипников от фундаментной плиты турбоагрегата устраняет блуждающие токи, вызванные пульсирующим магнитным потоком, что исключает прохождение этих токов через масляную пленку (смазочный материал) между полувкладышами подшипников и валом, а следовательно, повышает их надежность.
Вал турбоагрегата отделен от полувкладышей подшипников смазочным материалом. При работе турбоагрегата полувкладыши подшипников и вал подвергаются электроэрозийному износу, вызванному градиентом температур, являющимся причиной термотоков и термоЭДС; остаточной намагниченностью роторов; электростатической поляризацией трением загрязненного пара об облопачивание роторов; наведением контурно-гальванических токов; намагниченностью полувкладышей подшипников и вала током ротора генератора, обусловленного смещением вала в масляном зазоре [1] . Так, например, электрический потенциал полувкладышей подшипников турбоагрегата может составлять (600-700)В [2], а электрический потенциал вала - до 420 В [1]. При этом продольная напряженность магнитного поля вала порой превышает 20 Э. Такие электростатические потенциалы полувкладышей подшипников и вала приводят к электрическим пробоям смазочного материала и электроэрозии подшипников и вала.
В известном техническом решении [1] для снижения электроэрозии подшипников и вала осуществляют заземление вала с помощью токосъемных щеток, обеспечивающего снятие статического электричества, что снижает возможность пробоя и резкого снижения сопротивления масляной пленки. Однако заземление вала может увеличить опасность самовозбуждения роторных токов при образовании контакта еще в одном сечении вала турбоагрегата [2]. Кроме того, известное техническое решение не обеспечивает исключение возможности электрического пробоя смазочного материала, заполненного между полувкладышами подшипников и валом, при потенциале полувкладышей подшипников (600-700)В [2]. Это приводит к механическим напряжениям и, как следствие, к разрушению как подшипников, так и вала, вызванному при пробое силой Лоренца



где вектор силы Лоренца; q - величина движущихся зарядов при электрическом пробое; вектор скорости движущихся зарядов; вектор магнитной индукции вала и полувкладышей подшипников в месте электрического пробоя, что снижает надежность полувкладышей подшипников и вала. По виду электроэрозии полувкладышей подшипников и вала можно сделать вывод о том, какая сила создавала большее действие на подшипники и вал. При электроэрозии частички баббита попадают в смазочный материал, что ускоряет износ полувкладышей подшипников и вала, а следовательно, снижает их надежность. Высокие и разные электрические потенциалы полувкладышей подшипников приводят к электризации вала, а при его вращении - к контурному току, намагничивающему вал в продольном направлении, что приводит во время пробоя к увеличению силы а значит, к снижению надежности полувкладышей подшипников и вала. При неидентичности конструктивного исполнения обмотки ротора генератора, в частности на торцах ротора, она является дополнительным источником намагничивания вала в продольном направлении. Обмотка ротора генератора турбоагрегата в проекции на сечение, перпендикулярное валу, образует участки с током, приводящие к продольной намагниченности вала, которая увеличивает при электрическом пробое силу что снижает надежность полувкладышей подшипников и вала.
Известен способ повышения надежности полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата [2] , который по совокупности существенных признаков наиболее близок предлагаемому и принят за прототип. Известный способ основан на заполнении смазочного материала между полувкладышами подшипников и валом турбоагрегата, изоляции полувкладышей подшипников от фундаментной плиты и снятии электрического потенциала с вала путем его заземления с помощью токосъемных щеток. Шероховатость и волнистость поверхностей полувкладышей подшипников и вала, искажение их формы от нагрузки и температуры приводят при их соприкосновении к силе трения, которая сопровождается диссипацией энергии, и изнашиванию полувкладышей подшипников и вала. Заполнение смазочного материала между полувкладышами подшипников и валом обеспечивает уменьшение силы трения между полувкладышами подшипников и валом, что снижает их интенсивность изнашивания, а значит, повышает надежность.
При работе турбоагрегата полувкладыши подшипников и вал подвергаются электроэрозийному износу, вызванному градиентом температур, являющимся причиной термоЭДС и термотоков; остаточной намагниченностью роторов; электростатической поляризацией трением загрязненного пара об облопачивание роторов; наведением паразитных контурно-гальванических токов; намагниченностью полувкладышей подшипников и вала током обмотки ротора генератора турбоагрегата, значение которого для турбоагрегатов мощностью 200-300 МВт составляет примерно 2-3 кА [1, 3]. Так, например, продольная напряженность магнитного поля вала турбоагрегата порой превышает 20 Э (210-3 Тл), электрический потенциал полувкладышей подшипников может составлять 600-700 В [2], а электрический потенциал вала - 420 В [1]. Такие электрические потенциалы полувкладышей подшипников и вала приводят к электрическим пробоям смазочного материала (масляной пленки) и электроэрозии подшипников и вала.
В известном техническом решении [2] для снижения электроэрозии полувкладышей подшипников и вала осуществляют заземление вала с помощью токосъемных щеток, обеспечивающего снятие статического электричества, что снижает возможность пробоя и резкого снижения сопротивления масляной пленки, отделяющей полувкладыши соответствующего подшипника от вала. Однако заземление вала может увеличить опасность самовозбуждения роторных токов при образовании, по крайней мере, одного контакта в одном из сечений вала турбоагрегата [2]. Кроме того, известное техническое решение не обеспечивает исключение возможности электрического пробоя смазочного материала, заполненного между полувкладышами подшипников и валом, при потенциале полувкладышей подшипников (600-700)B [2]. Это приводит к механическим напряжениям и дефектам (электроэрозии) как полувкладышей подшипников, так и вала, которые обусловлены силой Лоренца 

В результате действия вектора силы происходит характерное "ноздристое" глубинное изъязвление баббитовой заливки полувкладышей подшипников в одних случаях глубиной до 4 мм с диаметром до 50 мм, а в других случаях глубиной до 15 мм с диаметром до 20 мм. По виду электроэрозии полувкладышей подшипников и вала можно сделать вывод о том, какая из составляющих сил создавала большее действие на подшипники и вал. При электроэрозии частички баббита попадают в смазочный материал, что ускоряет износ полувкладышей подшипников и вала, а следовательно, снижает их надежность. Кроме того, прохождение тока через смазочный материал ускоряет его окислительные процессы, ухудшая действие смазочного материала [1], а следовательно, приводит к снижению надежности полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата.
В известном техническом решении полувкладыши подшипников могут иметь разные и высокие электрические потенциалы, что приводит к электризации вала, а следовательно, при его вращении - к возникновению контурного тока, намагничивающего вал в продольном направлении. Это приводит во время электрического пробоя к увеличению силы а значит, и к снижению надежности полувкладышей подшипников и вала. При неидентичности конструктивного исполнения обмотки ротора генератора турбоагрегата, в частности на торцах ротора, она является дополнительным источником намагничивания вала в продольном направлении. Обмотка ротора генератора турбоагрегата в проекции на сечение, перпендикулярное валу, образует участки с током, значение которого примерно (2-3) кА для турбоагрегатов мощностью (200-300) МВт [3], приводящие к продольной намагниченности вала, увеличивающей силу при электрическом пробое, что снижает надежность полувкладышей подшипников и вала.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа повышения надежности полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата. Поставленная задача решается за счет выравнивания электрических потенциалов вала и каждой пары полувкладышей соответствующих подшипников турбоагрегата.
Предлагаемый способ повышения надежности полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата, заключающийся в заполнении смазочного материала между валом и каждой парой полувкладышей соответствующего подшипника турбоагрегата, осуществлении выравнивания электрических потенциалов каждой пары полувкладышей соответствующего подшипника турбоагрегата с его валом.
Выравнивание электрических потенциалов каждой пары полувкладышей соответствующего подшипника турбоагрегата с его валом в совокупности с заполнением смазочного материала между валом и каждой парой полувкладышей соответствующего подшипника турбоагрегата уменьшает силы трения между валом и полувкладышами подшипников, исключает намагниченность вала, связанную с электризацией и вращением вала при разных электрических потенциалах полувкладышей подшипников, и устраняет электрические пробои между валом и полувкладышами подшипников, а следовательно, исключает электроэрозийный износ полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата, что повышает их надежность.
Таким образом, технический результат предлагаемого способа выражается в устранении электрических пробоев между валом и полувкладышами подшипников турбоагрегата, а следовательно, и в устранении электроэрозийного износа полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата как при наличии, так и при отсутствии намагниченности полувкладышей подшипников и вала, что повышает их надежность.
Сущность предлагаемого способа повышения надежности полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата поясняется следующими графическими материалами.
На чертеже изображена схема устройства, реализующая способ повышения надежности полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата.
Устройство, реализующее способ повышения надежности полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата, состоит из вала 1, верхнего 2 и нижнего 3 полувкладышей подшипника, охватывающих вал 1, смазочного материала 4, заполненного между полувкладышами 2, 3 и валом 1, электропроводящей шины 5, размещенной на торцевой поверхности полувкладышей 2 и 3, и контактной щетки 6, электрически связанной с шиной 5.
Заявляемый способ реализуется посредством предлагаемого устройства следующим образом.
При работе турбоагрегата полувкладыши 2 и 3 подшипника отделены от вала 1 смазочным материалом 4, который уменьшает силу трения, а значит, и интенсивность изнашивания поверхностей полувкладышей 2, 3 и вала 1, что повышает надежность их работы [1, 2]. Расположенная на торцевых поверхностях полувкладышей 2 и 3 электропроводящая шина 5, выполненная, например, в виде кольца с зазором или полукольца, обеспечивает стекание избыточного заряда с одного полувкладыша на другой, выравнивая тем самым электрические потенциалы полувкладышей 2 и 3. В этом случае возможна электризация вала 1 и полувкладышей 2 и 3 при разности потенциалов между валом и полувкладышами. Однако при вращении вала 1 кругового тока, намагничивающего вал 1 нет, так как оба полувкладыша 2 и 3 будут иметь равные электрические потенциалы, а значит, и поверхность вала 1 будет иметь один потенциал, хотя и отличный от электрического потенциала полувкладышей 2 и 3. Щетка 6, соединенная электропроводом с шиной 5, обеспечивает стекание избыточного заряда с полувкладышей 2 и 3 на вал 1 или наоборот - с вала 1 на полувкладыши 2 и 3, что приводит к выравниванию электрических потенциалов полувкладышей 2, 3 и вала 1. При равных электрических потенциалах полувкладышей 2, 3 и вала 1 исключается электрический пробой между ними, так как 1-2= 0, где 1 и 2 соответственно электрические потенциалы полувкладышей 2, 3 и вала 1. Следовательно, напряженность электрического поля E между полувкладышами 2, 3 и валом 1 равна нулю, то есть E = -(1-2)/l = 0, где l - толщина масляной пленки (смазочного материала) между полувкладышами 2, 3 и валом 1, а значит, и сила При отсутствии электрического пробоя скорость упорядоченно движущихся зарядов равна нулю, поэтому и сила даже при больших значениях и q.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении сила приводящая к износу полувкладыши 2, 3 и вал 1 (см. чертеж) отсутствует, что повышает надежность полувкладышей 2, 3 и вала 1 турбоагрегата.
В предлагаемом техническом решении смазочный материал и контактная щетка могут быть такими же, как и в турбоагрегатах, приведенных в работах [1, 2], а электропроводящая шина может быть выполнена из меди, применяемой в обмотках ротора генератора турбоагрегата (медь с присадками кадмия и серебра) [3] .
Литература

1. Казанский В.Н. Системы смазывания паровых турбин. М.: "Энергоатомиздат", 1986. 152 с.
2. Исследование электрического состояния турбоагрегатов в условиях эксплуатации /А.А.Вол, Л.Г.Крупский, В.А.Хлыстов, А.Н.Попова //Промышленные исследования и обработка оборудования турбоустановок. Л.: НПО ЦКТИ. 1989. С. 10-18.
3. Справочник по ремонту турбоагрегатов /В.С.Гурвич, И.Я.Гурьев, М.И. Каплуновский и др. Под ред. Устинова П.И. М.: "Энергия". 1978. 480 с. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ повышения надежности полувкладышей подшипников и вала турбоагрегата, заключающийся в заполнении смазочного материала между валом и каждой парой полувкладышей соответствующего подшипника турбоагрегата, отличающийся тем, что осуществляют выравнивание электрических потенциалов каждой пары полувкладышей соответствующего подшипника турбоагрегата с его валом.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к машиностроению, а именно способам изготовления, ремонта и обслуживания различных типов подшипников: подшипники качения и скольжения, магнитные подшипники, гидростатические подшипники, газостатические подшипники, способы формирования антифрикционной поверхности трения в подшипниках и др.


Новые технологии и изобретения. Подшипники качения и скольжения




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "закалка стекла" будет найдено словосочетание "подшипник качения". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("подшипник" или "качения").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+подшипник -качения".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "подшипник" будут найдены слова "подшипники", "подшипнику" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "подшипник!".


Рейтинг@Mail.ru