Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

Бесконтактные газомагнитные опоры для турбин АЭС

Хвостиков А.С. Иванова Н.А. Близнецов К.В.

Бесперебойная и экономичная эксплуатация оборудования АЭС является важнейшей технической задачей [1]. Турбины являются одним из наиболее сложных элементов современной энергетической установки АЭС, что определяется высокой частотой вращения роторов, высокими параметрами пара, большими статическими и динамическими нагрузками, действующими на отдельные элементы турбины, и рядом других факторов. Как показала практика повреждаемость паровых турбин составляет 15...25 % от повреждаемости всего оборудования АЭС [2]. Наибольшее число отказов в работе турбин обусловлено повреждениями или нарушениями в работе подшипников и насосах, а также в системах регулирования и парораспределения. К опорным подшипникам предъявляются высокие требования по прочности и долговечности, так как они воспринимают все радиальные усилия, возникающие в процессе работы, и несут значительные нагрузки (статические и динамические), создаваемые тяжелыми и быстровращающимися роторами.

Опорные подшипники должны надежно обеспечивать в процессе длительной эксплуатации большую точность в установке роторов относительно цилиндров турбины, а также малые потери на трение. Любые нарушения в совпадении осей роторов с осями цилиндров и другие неточности в установке, а также повышенные температуры, возникающие в результате неудовлетворительного отвода тепла, вызванного нагревом от близко расположенных горячих частей цилиндров, могут приводить не только к преждевременным остановкам турбины на ремонт, но и к самым тяжелым авариям.

В турбинах применяются в основном подшипники скольжения с жидкостным трением, в которых между вращающимися и неподвижными деталями при нормальной работе существует тонкий слой смазки. Следует учесть, что шейки валов крупных турбин вращаются с большими окружными скоростями, достигающими 70 м/с и более. Опорные подшипники имеют баббитовую заливку и довольно мощные вкладыши.

В корпус подшипника устанавливается вкладыш. К вкладышам подшипников турбины предъявляются жесткие требования по долговечности, прочности в работе, величине потерь на трение и максимально возможной точности их установки. Любое отклонение от этих жестко регламентируемых показателей, как правило, вызывает повышенную вибрацию турбины.

Повышенным требованиям к эксплуатации паровых турбин по точности наиболее полно удовлетворяют аэростатические опоры и активные магнитные подвесы. Однако такие опоры не нашли применения в виду того, аэростатические имеют недостаточную жесткость смазочного слоя, а активные магнитные подвесы - сложную систему управления.

Вал ротора турбины устанавливается в опорных подшипниках, которые воспринимают и передают на детали статора радиальные нагрузки от собственного веса валопровода; его неуравновешенных центробежных сил и расцентровок; аэродинамических сил, возникающих в проточной части и уплотнениях турбины [2-3]. Основная нагрузка опор турбинных установок является вес ротора с лопатками. Действие сил от динамической неуравновешенности ротора по сравнению с весом ротора незначительны и их действие вполне может уравновеситься силами аэростатическими опорами. Вес ротора значительного отклоняет его ось от положения равновесия - центра газовых подшипников. Вследствие этого ротор вращается со значительными вибрациями. Эксплуатация турбоустановки в таких режимах недопускается

Одним из возможных путей дальнейшего улучшения эксплутационных характеристик состоит во внедрении в их конструкции нового типа подшипников - газомагнитных опор (ГМО). Они лишены недостатка газовых опор - невысокой несущей способности, которая компенсируется магнитными силами. При этом сохраняются достоинства аэростатических опор высокая точность вращения, низкие силы на трение и как следствие полное отсутствие износа. Недостаток магнитных опор по неустойчивости положения шпинделя и как следствие сложной системы управления, компенсируются самоустанавливающимся полем газовых сил в опоре. Газомагнитная опора состоит из стандартной аэростатической опоры в конструкцию, которой встроен магнитопровод с катушкой индуктивности. Генерируемой магнитное поле частично разгружает подшипник и возращет ось ротора в положения равновесия. Предложенная конструкция газомагнитных значительно превосходит известные аналоги по эксплуатационным характеристикам.

В машиностроении известны успешные опыты применения газомагнитных опор в текстильной [4] и станкостроительной промышленности. Исходя из вышесказанного разработка паротурбинных установок на газомагнитных опорах является актуальной практической задачей современной энергетики.

Список литературы

  1. Молочек В.А., Ремонт паровых турбин. - М.: Энергия, 1968. - 323 с.
  2. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. - М.: Энергоиздат, 1990. - 640 с.
  3. Бененсон Е.И., Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины. - М.: Энергоатомиздат,1986. - 272 с.
  4. Шнайдер А.Г., Пчелин И.К. Динамика мотор подшипников. - М.: Наука 2007. - 277 с.

Библиографическая ссылка

Хвостиков А.С., Иванова Н.А. Близнецов К.В. Бесконтактные газомагнитные опоры для турбин АЭС // Современные наукоемкие технологии. – 2012. – № 9. – С. 82-83;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=30938 (дата обращения: 08.03.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074