Электромагнитный износ подшипников турбокомпрессоров

Продукция и услуги компании ЮВТЕК - это надежная Подушка безопасности для Вашего оборудования
Электромагнитный износ подшипников турбокомпрессоров

Эксплуатация крупных турбин, турбокомпрессоров, насосов, приводных электродвигателей неизбежно сопровождается ростом намагниченности их узлов и наводкой паразитного напряжения на валу. Первые повреждения подшипников, связанные с электроэрозионным износом баббита, появились на приводных паровых турбинах мощностью 12-20 МВт, эксплуатируемых на тепловых электрических станциях в 20-30-ые годы 20 века. Проведенные исследования показали, что причинной являются паразитные токи, протекающие между ротором и подшипниками.

На компрессорах, приводимых во вращение синхронным электродвигателем с тиристорной системой возбуждения, электроэрозионный износ подшипников возможен уже при мощности агрегата 1-2 МВт. Т.к. применение тиристорного выпрямителя вызывает наводки «высокочастотных» токов на роторе двигателя [2,3].

Казалось бы, «несущественная» проблема паразитных наводок на роторе компрессора приводит к существенным убыткам из-за простоя оборудования.

Так например, на осевом воздушном турбокомпрессоре 21А12-6 фирмы ELLIOTT (США), вращаемого паровой турбиной 2SRQV5 за год эксплуатации из-за отсутствия заземляющих щеток ротора произошел электроискровой износ сегментов опорных подшипников и аварийное отключение по причине роста вибрации опор (рисунок 1).

В настоящее время, на нефтехимических предприятиях РФ не внедрены мероприятия защиты узлов вращающегося оборудования от электроэрозионного износа. Объясняется это отсутствием каких-либо предписаний в отраслевых руководящих документах и норм у заводов-изготовителей энергетического оборудования в части снижения намагниченности и защиты турбин (компрессоров) от паразитных токов. Это приводят к отсутствию четких правил эксплуатации и критериев оценки повреждений, и как следствие – продолжение отказов [1-5].

Во-вторых, за работу турбины/компрессора отвечают механики цехов. Но как следует из названия, первопричиной данных повреждений являются именно электромагнитные процессы, протекающие в оборудовании. В итоге проблемой электроэрозионных повреждений, вынуждены заниматься специалисты тепломеханики.

Электроэрозионный износ подшипниковых узлов компрессоров вызывают:

- электризация роторов из-за трения рабочих лопаток о рабочее тело;

- повышенная намагниченность узлов турбины, компрессора;

- несимметрия магнитного поля приводного электродвигателя;

- паразитные наводки от тиристорной систем возбуждения электродвигателя.

В свою очередь, повреждения возникают на ответственных узлах (турбины, компрессора, редуктора, приводного двигателя) и могут приводить к серьезным повреждениям, таким как: изменение рабочих зазоров в подшипниках, частичное или полное выплавление баббитовой заливки, задевание роторов о проточную часть турбины/компрессора при изменении осевых и радиальных зазоров в подшипниках, неравномерный износ шеек роторов, ускоренный износ шестерен редуктора, высокий уровень остаточной намагниченности деталей.

Однако, подавляющее число электроэрозионных повреждений подшипников списывается на технологические и эксплуатационные причины, и часто интерпретируются как, механический износ, некачественная заливка баббита, повышенная вибрация ротора, низкое качество масла, усталость металла. Происходит это из-за незнания характерных признаков и отсутствия методики определения электроэрозионного износа [1,3,4,7].

Электроэрозионные процессы, протекающие в турбоагрегате, вызывают вполне конкретное воздействие и как следствие конкретные повреждения узлов, что позволяет их определять с большой достоверностью. Многолетний опыт специалистов ЮВТЕК позволил выявить признаки и разработать методику их определения. При наличии у персонала определенного опыта, данный метод обладает высокой достоверностью.

Повреждения опорных подшипников. Большинство электроэрозионных повреждений происходит на вкладышах в зоне максимального давления (в области обрыва масляного клина), рисунок 2. При цилиндрической расточке – это нижняя половина вкладыша, при «лимонной» расточке – добавляется область на верхней половине, расположенная диаметрально (рисунок 3). В сегментном подшипнике поврежденная область располагается на каждом сегменте на стороне сбегающего края.

Масло, выходящее из под вала, имеет турбулентный характер течения (вспенивается). Это вызывает снижение диэлектрической проницаемости среды [6,9], как следствие - уменьшение омического сопротивления масляной пленки и искровой пробой.

Электроэрозионные повреждения баббитовой заливки имеют вид разнообразных каверн (рисунок 4), хрупкого растрескивания (рисунок 5) и матовых областей шероховатостей (рисунок 6).

Каверны/язвы представляют собой бесформенные области с оплавленной поверхностью....


Галерея

Документы