Реверсивний підп’ятник оборотного гідроагрегату

Реверсивний підп'ятник оборотного гідроагрегату, який містить установлені на центральних опорах самовстановлювальні сегменти, котрі мають розташовані по краях із двох боків в тангенціальному напрямі сходинки, довжина яких дорівнює подвоєній величині розрахункового значення тангенціального ексцентриситету, причому сходинки виконані з можливістю виконання на них запірних поясків чи проточок, які запобігають небажаному витоку мастила на сходинках, який відрізняється тим, що сходинки виконані глибиною hсх, яка визначається за формулою: hcx = -hm in[1/ 3(1 + k - 0,1 ) (2 + k) / 2(1 + 0,1k) - (k + 1)] , де k k=(h-hmin)/hmin , hmin - мінімальна товщина масляної плівки на вихідній кромці сегмента, h - товщина масляної плівки на вхідній кромці сегмента. Дане технічне рішення відноситься до важкого електромашинобудування, зокрема, до оборотних гідроагрегатів, а саме, до реверсивних підп'ятників. Відомий реверсивний підп'ятник оборотного гідроагрегату [А.С.№830 831, заявка №2813053/2527 від 20.08.79], який містить, установлені на центрально розташованих опорах, самовстановлювальні сегменти, із західними скосами на набігаючій та збігаючій кромках, кожний із сегментів має сходинки, виконані між кромками і робочою поверхнею і являющиїся продовженням західних скосів, при цьому поверхня кожної сходинки паралельна опорній поверхні сегмента, тангенціальний розмір сходинки становить від 10 до 24% тангенціальної довжини сегмента по його середньому радіусі. Недоліком цієї конструкції є те, що, установлена щодо довжини сегмента, тангенціальна довжина сходинки і невизначена глибина не дозволяють виставити і задати оптимальний нахил самовстановлювального сегмента для одержання мінімальних температур від втрат гідродинамічного тер тя в масляній плівці й максимальної грузонесучої здатності упорного реверсивного підп'ятника й допускати на реверсивний підп'ятник такі навантаження, які мають місце в нереверсивних упорних підп'ятниках з необхідним позитивним тангенціальним ексцентриситетом. Найближчим аналогом, вибраним за прототип, є реверсивний підп'ятник оборотного гідроагрегату, який містить, установлені на опорах самовстановлювальні сегменти, встановлені з нульовим тангенціальним ексцентриситетом, а сходинки розташовані по краях набігаючої та збігаючої кромок робочої поверхні сегмента і їхня довжина в тангенціальному напрямі визначається гідродинамічним розрахунком, як для нереверсивного підп'ятника необоротного гідрогенератора по формулі C cx = l t необоротного гідрогенератора , де l t необоротного гідрогенератора лінійний розмір розрахункової величини абсолютного тангенціального ексцентріситета, як для самовстановлювальних сегментів нереверсивного підп'ятника (19) UA (11) 85609 (13) C2 (21) a200702734 (22) 15.03.2007 (24) 10.02.2009 (46) 10.02.2009, Бюл.№ 3, 2009 р. (72) ГРУБОЙ ОЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ, UA, ДЬЯКОВ ВІКТОР ІВАНОВИЧ, U A, ВОСКРЕСЕНСЬКИЙ ВАЛЕНТИН ОЛЕКСІЙОВИЧ, U A, П АРАМОНОВ ГЄННАДІЙ АЛЄКСАНДРОВІЧ, БАЙБОРОДОВ ЮРІЙ ІВАНОВІЧ (73) ДЕРЖАВНЕ ПІДПРИЄМСТВО ЗАВОД "ЕЛЕКТРОВАЖМАШ", UA (56) UA 18769 U 15.11.2006 US 3663074 A 16.05.1972 SU 1038645 A 30.08.1983 US 4771744 A 20.09.1988 SU 147070 26.04.1962 SU 1521948 А1 15.11.1989 SU 195261 12.06.1967 SU 241831 02.09.1969 UA 4941 A1 28.12.1994 SU 714067 10.02.1980 3 85609 необоротного гідрогенератора в режимі навантаження і обертання машини в один бік. Недоліком даної конструкції є невизначена глибина сходинки. В основу винаходу поставлене завдання вдосконалення пристрою реверсивного підп'ятника оборотного гідроагрегату, який містить, встановлені на опорах, самовстановлювальні сегменти, які мають по краях із двох боків в тангенціальному напрямі сходинки, так, щоб шляхом зміни конструкції сегмента забезпечити працездатність підп'ятника в оптимальному режимі роботи. Поставлене завдання вирішується тим, що в реверсивному підп'ятнику оборотного гідроагрегату, який містить, установлені на опорах самовстановлювальні сегменти, які мають по краях із двох боків в тангенціальному напрямі сходинки, довжина яких дорівнює подвоєній величині розрахункового значення тангенціального ексцентриситету, відповідно до винаходу, сходинки виконані глибиною, яка дорівнює hсx = f(hmi n), де hmin - мінімальна товщина масляної плівки на вихідній кромці сегмента. Дійсна глибина сходинки визначається за формулою: hcx = -hmin [1/ 3(1 + k - 0,1k ) ( 2 + k ) / 2(1+ 0,1k) - ( k + 1)] , де k=(h - hmin)/ hmin = b h-1 a h-, або за графіком Фіг.7. Знаючи величину мінімальної товщини масляної плівки, наприклад, hmin = 50мкм при оптимальному значенні коефіцієнта нахилу b h = 3 знаходимо k= b h – 1 = 3 – 1 = 2 і за графіком при k = 2 знаходимо значення відношення hcx/ hmin = l,79, тоді hcx = l,79×hmin = l,79 × 50 = 89,5мкм = 0,0895мм. Така конструкція пристрою, на відміну від прототипу, дозволяє забезпечити працездатність підп'ятника в оптимальному режимі роботи. Для кожного гідроагрегату, маючого конкретні умови роботи (геометрію, задану швидкість, навантаження) виконується гідродинамічний розрахунок підп'ятника в процесі якого визначається мінімальна товщина масляної плівки(hmin), по котрій визначається глибина сходинки (hcx) аналогічно вищевказаному. На Фіг.1 зображений реверсивний підп'ятник оборотного гідроагрегату; на Фіг.2 - переріз А-А на Фіг.1; на Фіг.3 - переріз Б-Б на Фіг.2; на Фіг.4 і Фіг.5 - сегменти підп'ятника; на Фіг.6 - графік залежності мінімальної товщини масляної плівки на вихідній кромці сегмента 4 від кута нахилу сегмента; на Фіг.7 - залежність безрозмірної глибини сходинки від параметру кліновидного зазору. Підп'ятник містить обертовий вал 1 із упорним диском 2, котрий опирається на ряд розташованих по кільцю сегментів 3, робоча поверхня яких облицьована антифрикційним матеріалом.Сегменти 3 через основи 4 і проміжні тарілчасті опори 5 опираються на сферичні поверхні головок опорних болтів 6. Опора 5 разом з основою та сегментом може повертатися на голівці опорного болта 6 і створювати необхідний робочий нахил сегмента.Опорні болти вкручені в корпус підп'ятника або у верхню частину пружних гідравлічних сильфонів 7, розташованих в масляній ванні 8. Сегменти 3 розташовані центрально на опорному болті 6. Для отримання тангенціального ексцентриситету в оборотному гідрогенераторі на західній та збігаючій кромках сегмента виконуються сходинки 9, протяжністю рівній подвоєній розрахунковій величині тангенціального ексцентриситету, а глибина сходинки дорівнює, де hcx = f(hmin) де hmin - мінімальна товщина масляної плівки на вихідній кромці сегмента. При обертанні п'яти гідроагрегату на сходинці набігаючої кромки сегмента розвивається тиск, а на сходинці збігаючої кромки сегмента тиски, за рахунок збільшення зазору на межі сходинки в 2-3 рази, рівні нулю. При зворотному напрямі обертання картина міняється навпаки. Внаслідок чого за рахунок утворення позитивного тангенціального ексцентриситету центр прикладення навантаження зміщується і відбувається нахил сегмента щодо дзеркала п'яти на необхідну величину. Це дозволяє сегменту працювати в оптимальному режимі роботи при b h = (hвход у/hвиход у = h/hmin = 3, тобто мати максимальну грузонесучу здатність при мінімальній температурі сегмента. Підтвердженням ефективності даного винаходу служать дослідження впливу кута нахилу (b h = hвход у/hвиход у) сегмента відносно обертової п'яти, проведені на заводі «Електроважмаш» на працездатність підп'ятника з самовстановлювальними центральноопертими сегментами гідрогенератора Дністровської ГАЕС. Результати дослідження приведені в таблиці Таблиця Параметри підп'я тника Мінімальна товщина масляної плівки на вихідній кромці сегмента, мм hвихода = hmin Максимальна температура мастила на сегменті, °C,tmax Втрати на зовнішньому ряду сегментів підп'я тника, N, кВт. 1,5 Кут нахилу сегмента, (b h = hвходу/hвиходу = h/hmin 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0,06 0,0753 0,077 0,079 0,077 0,07 94 72 67 62 61 60 823 800 784 727 672 631 5 85609 Як видно з таблиці оптимальним режимом роботи сегментів підп'ятника є параметр b h » 3. При цьому максимальна температура мастила сегмента зменшується з 94°С при рь=1,5 до 62°С при рь=3 і втрати знижуються з 823кВт при b h = 1,5 до 727кВт при b h » 3. При рь=3 сегмент має максимальну грузонесучу здатність, яка характеризується мінімальною товщиною масляної плівки (при b h = 1,5; hmin = 0,06мм, при ph=3, hmin = 0,079мм, а при р. = (3,5 ¸ 4,0), h min = 0,07), тобто при b h = 3 мінімальна плівка має максимальне значення(Фіг.6). В оборотних підп'ятниках з центральноопертими сегментами без сходинки «Рейлея» кут нахилу сегмента, який характеризується параметром рь=Ьвходу/Ьви ходуп/Птіп , як правило, знахо= диться в межах b h = (1,5 ¸ 2,0), тобто сегменти підп'ятника працюють не в оптимальному режимі. Досвідом експлуатації і випробуваннями підп'ятників встановлено, чим менше тангенціальний ексцентриситет, тим важче умови роботи підп'ятників. Особливо помітний вплив ексцентриситету установки сегментів на крупних важко навантажених підп'ятниках. На агрегатах ряду ГЕС ексцентриситет сегментів був занижений. В результаті виникли значні затруднения в роботі підп'ятників. Наприклад, на 6 агрегатах Волжської ГЕС був встановлений майже нульовий ексцентриситет (+1,4 ¸ -1,9%).Це різко погіршило умови роботи підп'ятників при підвищенні тиску ГЕС, що привело до збільшення питомого навантаження до 40МПа. Це привело до підплавлення сегментів підп'ятника. Після збільшення тангенціального ексцентриситету до 10% підп'ятники стали працювати нормально. У підп'ятниках оборотних гідроагрегатів (гідроакумулюючі електростанції - ГАЕС) вимушено встановлюється нульовий тангенціальний ексцентриситет сегментів. Для полегшення умов роботи цих підп'ятників при пусках і зупинках зазвичай застосовується система примусової подачі мастила до поверхонь тертя, навіть якщо питомі навантаження на них порівняно невеликі. Так виконані підп'ятники оборотних агрегатів Київської ГАЕС, підп'ятники ГАЕС на Ніагарі в Канаді, що мають питоме навантаження менше 3,0МПа та ін. Даний винахід дозволяє понизити максимальну температуру сегмента, втрати на тертя в підп'я тнику і збільшити мінімальну товщин у масляної плівки між сегментом і п'ятою, що дозволяє підвищити надійність і зменшити габарити підп'ятника оборотного гідроагрегату. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 85609 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601