Tel:+86-575 -87957662
Email:
ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO., LTD. Das im Bezirk FengXian in Shanghai ansässige Unternehmen „BHS“ ist ein Profi Hersteller von Kippsegment-Axiallagern Und Kipplagerfabrik...
Bei der kryogenen Verarbeitung, der Flüssiggasrückgewinnung und der Energierückgewinnung ist der Turboexpander oft die anspruchsvollste rotierende Maschine in der Anlage. Es arbeitet mit hoher Geschwindigkeit, trägt eine relativ leichte Rotormasse und muss bei großen Änderungen des Durchflusses, des Druckverhältnisses und der Temperatur stabil bleiben. Diese drei Merkmale – hohe Geschwindigkeit, geringe Last und variable Betriebsbedingungen – bilden eine Kombination, mit der gewöhnliche hydrodynamische Lager nur schlecht umgehen können. Bei einem Gleitlager mit festem Profil kann es zu Ölwirbeln und dann zu Ölpeitschen kommen, wodurch subsynchrone Vibrationen erzeugt werden, die ansteigen können, bis die Rotorumlaufbahn instabil wird. Deshalb Radiallager des Expander-Kippkissens sind für diese Maschinenklasse weit verbreitet.
Das Kippsegment-Gleitlager für den Einsatz an Expandern ist nicht einfach ein Lager, das zufällig an Expandern verwendet wird. Es handelt sich um eine Lagerarchitektur, die gewählt wurde, weil sich ihre Polster bewegen können. Jedes Pad dreht sich um einen Drehpunkt, sodass das Pad dem Rotor folgen kann, wenn sich Geschwindigkeit und Last ändern. Das Ergebnis ist ein hydrodynamischer Film, der zentriert bleibt, und ein Rotor, der den destabilisierenden Kräften widersteht, die sich bei hohen Oberflächengeschwindigkeiten aufbauen. In einem Turboexpander muss das Lager auch schnelle Transienten beim Anfahren, Herunterfahren und bei Prozessstörungen tolerieren. Ein Lager, das sich neigen lässt, ist für solche Ereignisse weitaus besser gerüstet als ein Lager mit starrer Bohrung.
Ein weiterer Grund für die hohe Belastung des Expanders ist das Verhältnis zwischen Rotordurchmesser und Drehzahl. Um die Oberflächengeschwindigkeit innerhalb angemessener Grenzen zu halten, haben Expanderrotoren oft einen kleinen Durchmesser. Ein kleiner, mit hoher Geschwindigkeit laufender Zapfen erzeugt einen dünnen Ölfilm mit hohen Schergeschwindigkeiten. Wenn das Lagerspiel nicht sorgfältig kontrolliert wird, kann die Folie zu heiß oder zu dünn werden und das Lager kann seine Belastbarkeit verlieren. Radiallager mit kippbaren Bremsbelägen lösen dieses Problem, indem sie die Last auf mehrere Bremsbeläge verteilen und es jedem Bremsbelag ermöglichen, seinen eigenen Ölkeil zu bilden. In den folgenden Abschnitten werden die Konstruktionsvariablen erläutert, die bei der Auswahl dieser Lager für den Expander-Einsatz am wichtigsten sind.
Das entscheidende Merkmal eines Gleitlagers mit kippbaren Segmenten ist, dass sich jedes Segment frei um einen Drehpunkt drehen kann. Wenn sich der Rotor dreht, neigt sich der Bremsbelag, bis der zusammenlaufende Spalt zwischen Bremsbelag und Lagerzapfen ein hydrodynamisches Druckfeld erzeugt. Dieses Druckfeld trägt die Last. Da sich das Pad neigen kann, bleibt der Ölkeil auch bei wechselnder Lastrichtung stabil. Bei einem Festlager wird der Keil durch die Bohrungsgeometrie vorgegeben und jede Änderung der Betriebsbedingungen kann die Mindestfilmdicke an eine ungünstige Stelle verschieben.
Die Stabilität von Hochgeschwindigkeitsexpandern hängt von der Unterdrückung subsynchroner Vibrationen ab. Subsynchrone Schwingungen treten auf, wenn der Rotor mit einer Frequenz unterhalb der Laufgeschwindigkeit wirbelt. Ein Kippsegmentlager verringert dieses Risiko, da die Segmente nicht die starken Querkopplungskräfte erzeugen, die bei einem Gleitlager auftreten. Unter Kreuzkopplung versteht man die Tendenz eines Lagers, den Rotor bei einer Verschiebung in eine Richtung zur Seite zu drücken. Durch die Unterbrechung des kontinuierlichen Ölfilms um den Lagerzapfen schwächt die Belaganordnung die Kreuzkopplung und erhöht die Schwelle, ab der die Instabilität beginnt.
Spiel und Vorspannung sind die beiden empfindlichsten geometrischen Variablen in einem Expander-Kippsegment-Gleitlager. Das Spiel ist der diametrale Spalt zwischen dem Zapfen und der Oberfläche des Bremsbelags. Die Vorspannung ist der Betrag, um den die Belagbohrung kleiner ist als der montierte Spielkreis. Eine höhere Vorspannung macht das Lager steifer und kann die Stabilität verbessern, erhöht aber auch die Ölfilmtemperatur und erhöht die Verlustleistung. Eine geringere Vorspannung verringert die Temperatur, ermöglicht jedoch möglicherweise eine Vergrößerung der Rotorumlaufbahn.
Im Expander-Betrieb ist das Abstandsfenster eng. Zu viel Spiel führt dazu, dass das Lager mit einem dicken, aber schlecht zentrierten Film läuft, was zu Wirbeln führt. Zu wenig Spiel führt dazu, dass der Film keinen Ölfluss mehr hat, was zu einem schnellen Temperaturanstieg führt. Eine gängige Branchenrichtlinie besteht darin, die Vorspannung für Hochgeschwindigkeits-Expanderlager auf 0,3 bis 0,5 einzustellen. Der endgültige Wert muss jedoch anhand der Rotordynamik, der Ölzufuhrtemperatur und der Lastrichtung überprüft werden. Die folgende Tabelle fasst die praktischen Auswirkungen zusammen.
| Parameter | Niedrigerer Werteffekt | Höherwertiger Effekt | Überlegungen zum Expander |
|---|---|---|---|
| Vorladen | Geringere Steifigkeit, niedrigere Temperatur | Höhere Steifigkeit, höhere Temperatur | Verwenden Sie eine ausreichende Vorspannung, um subsynchrone Vibrationen zu unterdrücken |
| Freigabe | Höherer Öldurchfluss, kühlerer Film | Geringerer Ölfluss, heißerer Film | Halten Sie sich innerhalb eines engen Fensters, um Wirbel oder Überhitzung zu vermeiden |
| Polsterstärke | Flexibleres Pad | Steiferes Polster | Übereinstimmung des Balance-Pads mit der Drehpunktsteifigkeit |
Die Schmiermethode hat einen direkten Einfluss auf den Leistungsverlust und die Padtemperatur in Hochgeschwindigkeitsexpandern. Bei der Überschwemmungsschmierung ist das Lagergehäuse mit Öl gefüllt und die Bremsbeläge laufen unter Wasser. Dieser Ansatz sorgt für reichlich Öl und eine gute Kühlung, verursacht aber auch Umwälzverluste, da der Rotor und die Bremsbeläge eine große Ölmenge durchdrücken müssen. Bei der gerichteten Schmierung wird Öl direkt in den Belageinlass gesprüht oder eingespritzt. Die Ölzufuhr erfolgt dosiert, so dass die Butterungsverluste deutlich sinken und weniger Wärme entsteht. Für Expanderlager, bei denen die Oberflächengeschwindigkeit hoch ist und jedes Kilowatt parasitärer Verluste von Bedeutung ist, wird häufig eine gezielte Schmierung bevorzugt.
Die Wahl ist nicht immer einfach. Eine gezielte Schmierung erfordert eine sorgfältige Düsenkonstruktion und Ölfiltration, da eine verstopfte Öffnung dazu führen kann, dass ein Belag austrocknet. Überflutete Schmierung ist fehlerverzeihender, aber weniger effizient. Viele Expander-Installationen verwenden einen Hybridansatz: gezielte Schmierung der belasteten Bremsbeläge und eine kontrollierte Überflutungszufuhr zur unbelasteten Seite zur Kühlung. Die folgende Tabelle vergleicht die beiden Methoden.
| Attribut | Überflutete Schmierung | Gezielte Schmierung |
|---|---|---|
| Ölmenge im Gehäuse | Hoch | Niedrig bis mäßig |
| Stromausfall durch Rühren | Hocher | Niedriger |
| Regelung der Pad-Temperatur | Gut, aber ungleichmäßig | Zielgerichtet und effizient |
| Gefahr eines Ölmangels | Niedrig | Hocher if nozzles clog |
| Typische Verwendung von Expandern | Ältere oder langsamere Einheiten | Hoch-speed, efficiency-focused units |
Eine hohe Drehzahl begrenzt die Oberflächengeschwindigkeit des Zapfens. Wenn die Oberflächengeschwindigkeit zu hoch ist, schert der Ölfilm stark ab, die Temperatur steigt und das Lagermaterial kann sich verschlechtern. Eine Möglichkeit, die Oberflächengeschwindigkeit zu steuern, besteht darin, den Zapfendurchmesser zu verringern. Allerdings verringert ein kleinerer Zapfen die Lagerbelastbarkeit und erschwert auch die Spielkontrolle bei einem herkömmlichen mehrteiligen Kippsegmentlager. Die Schwankung des Abstands zwischen den Polstern kann einen erheblichen Bruchteil des Gesamtspiels ausmachen, was sich negativ auf die Stabilität auswirkt.
Ein integriertes Kippsegmentlager für die Drahterodiermaschine löst dieses Problem. Anstatt einzelne Pads in einem Gehäuse zusammenzubauen, werden die Pads mittels Drahterosion aus einem einzigen Stück Lagermaterial geschnitten. Das Ergebnis ist eine einteilige Struktur mit präzisem Pad-Abstand und gleichmäßigem Abstand. Die Pads bleiben durch dünne Stege, die als Drehpunkte dienen, mit dem Außenring verbunden. Diese Konstruktion ist besonders nützlich für Hochgeschwindigkeits-Expanderrotoren mit kleinem Durchmesser, da sie eine enge Spielkontrolle ohne die Stapeltoleranzen einer mehrteiligen Baugruppe aufrechterhält.
Auswahlhinweis: Wenn das Produkt aus Zapfendurchmesser und Laufgeschwindigkeit einen praktischen Grenzwert für die Oberflächengeschwindigkeit überschreitet, prüfen Sie die Konstruktion eines integrierten Drahterodier-Kipppads, bevor Sie den Abstand erhöhen.
Die Lastrichtung des Expanders ist nicht immer festgelegt. Im Normalbetrieb kann die dominierende Belastung vom Rotorgewicht oder von Prozesskräften ausgehen. Bei Transienten kann sich der Lastvektor drehen. Ein Vier-Pad-Lager mit Pads bei 0, 90, 180 und 270 Grad weist in verschiedenen Richtungen unterschiedliche Steifigkeiten auf. Ein Fünf-Pad-Lager mit einer Last-zwischen-Pad-Konfiguration sorgt oft für eine gleichmäßigere Steifigkeit und bessere Stabilität, wenn die Lastrichtung unsicher ist.
Die Wahl zwischen vier und fünf Pads beeinflusst auch den Ölfluss und die Temperatur. Mehr Beläge bedeuten mehr Öleinlässe und mehr Belagoberflächen, was den Luftwiderstand erhöhen, aber auch die Kühlverteilung verbessern kann. Für Expander, bei denen es zu häufigen Lastumkehrungen oder einem großen Durchflussregelbereich kommt, ist eine Fünf-Pad-Anordnung oft die sicherere Wahl. Für eine klar definierte Lastrichtung und die Notwendigkeit, den Leistungsverlust zu minimieren, kann ein Vier-Pad-Lager ausreichend sein.
Die Babbitt-Legierung bleibt das Standard-Auskleidungsmaterial für Radiallager mit Expander-Kippsegmenten. Es bietet eine hervorragende Einbettbarkeit und Anpassungsfähigkeit, wodurch das Lager kleine Fehlausrichtungen und Ablagerungen tolerieren kann. Babbitt hat jedoch eine begrenzte Temperaturobergrenze. Ab etwa 120 Grad Celsius an der Pad-Oberfläche nimmt die Festigkeit ab und die Gefahr des Abwischens steigt. Bei Hochgeschwindigkeitsexpandern können die Kissentemperaturen diesen Grenzwert erreichen, wenn die Schmierung unzureichend ist oder das Spiel zu gering ist.
Daher ist die Gestaltung des Kühlströmungswegs von entscheidender Bedeutung. Durch gezielte Schmierung kann kühles Öl direkt zum Belageinlass geleitet werden. Einige Lager verfügen außerdem über Kühlkanäle hinter dem Lager, um die Wärme vom Stahlträger abzuleiten. Ziel ist es, die Babbitt-Oberfläche unter ihrer sicheren Grenze zu halten und gleichzeitig einen stabilen Ölfilm aufrechtzuerhalten. Wenn die Anwendung höhere Temperaturen erfordert, können alternative Auskleidungsmaterialien in Betracht gezogen werden, diese gehen jedoch oft zu Lasten der Anpassungsfähigkeit.
Probleme mit dem Expanderlager treten selten ohne Vorwarnung auf. Die Zustandsüberwachung kann die ersten Anzeichen erkennen, aber um sie zu interpretieren, muss man verstehen, wie sich Kippsegmentlager verhalten. Die häufigsten Signale sind unten aufgeführt.
Diese Signale identifizieren keine einzelne Grundursache. Ein Temperaturanstieg kann durch eine verstopfte Öldüse, eine Änderung der Prozessbedingungen oder einen verschlissenen Drehzapfen verursacht werden. Eine Vibrationsspitze kann vom Lager, dem Rotor oder einer Kupplung ausgehen. Die richtige Antwort besteht darin, Trenddaten zu sammeln, sie mit dem Ausgangswert zu vergleichen und einen Lagerspezialisten hinzuzuziehen, der das Gesamtbild interpretieren kann. Ein Reparaturversuch ohne diese Analyse kann das Problem verschlimmern.
Bei der Auswahl eines Lieferanten für Radiallager für Expander-Kippsegmente ist es nicht nur eine Frage des Preises. Der Lieferant muss die Rotordynamik, das Ölfilmverhalten und die spezifischen Anforderungen des Hochgeschwindigkeitsexpanderservices verstehen. Ein Lieferant, der nur Standardlager katalogisiert, ist möglicherweise nicht in der Lage, die für Ihren Rotor erforderlichen Spiel-, Vorspannungs- und Schmierungsdetails zu liefern.
Wenn Sie ein Angebot anfordern, geben Sie die folgenden Betriebsparameter an. Je vollständiger die Daten sind, desto genauer ist die Auswahl.
Die Anpassungsfähigkeit ist wichtig, da Expanderlager selten von der Stange sind. Der Lieferant sollte in der Lage sein, die Belaggeometrie, das Drehgelenkdesign und die Ölzufuhr an die Dynamik Ihres Rotors anzupassen. Auch die Lieferzeit und die Geschwindigkeit des technischen Feedbacks sind wichtig. Ein Lieferant, der während der Auswahlphase langsam reagiert, wird wahrscheinlich auch während eines Anlagenausfalls langsam reagieren.
Fordern Sie ein Angebot für Expander-Kippsegment-Radiallager an. Geben Sie Ihre Betriebsparameter ein und erhalten Sie eine Auswahlempfehlung mit Lieferzeit und Preis. Je detaillierter Sie Ihre Angaben machen, desto schneller kann die technische Überprüfung beginnen.
Ein Gleitlager nutzt eine feste Bohrung zur Erzeugung des Ölfilms. Bei einem Kippsegment-Gleitlager werden separate Segmente verwendet, die sich drehen, um dem Rotor zu folgen. Dadurch werden Querkopplungskräfte reduziert und die Stabilität bei hoher Geschwindigkeit verbessert, weshalb es bei Expandern bevorzugt wird.
Durch die gezielte Schmierung wird das Öl nur dort zugeführt, wo es benötigt wird, wodurch sich Ölverluste und die Belagtemperatur verringern. Überflutete Schmierung sorgt für mehr Öl, erzeugt aber einen höheren Widerstand und Leistungsverlust, was bei Hochgeschwindigkeitsexpandern unerwünscht ist.
Eine höhere Vorspannung erhöht die Lagersteifigkeit und kann subsynchrone Vibrationen unterdrücken, erhöht aber auch die Ölfilmtemperatur. Eine geringere Vorspannung läuft kühler, ermöglicht aber möglicherweise größere Rotorumlaufbahnen. Der richtige Wert hängt von der Rotordynamik und der Lastrichtung ab.
Ziehen Sie dies in Betracht, wenn der Zapfendurchmesser klein und die Geschwindigkeit hoch ist, da die Spielkontrolle bei mehrteiligen Baugruppen schwierig wird. Ein integriertes Design gewährleistet einen präzisen Pad-Abstand und einen gleichmäßigen Abstand ohne Stapeltoleranzen.
Berücksichtigen Sie den Zapfendurchmesser, den Drehzahlbereich, die Größe und Richtung der Last, die Schmiermethode, die Bedingungen der Ölversorgung, Spiel- und Vorspannungsziele, Platzbeschränkungen und Überwachungsanforderungen. Dies ermöglicht dem Lieferanten eine genaue Auswahl.
Achten Sie auf einen Anstieg der Belagtemperatur, subsynchrone Vibrationsspitzen, Schwankungen des Ölfilmdrucks und Änderungen in der Rotorumlaufbahn. Diese Signale erfordern eine Trendanalyse und eine fachmännische Überprüfung, bevor eine Reparatur versucht wird.
ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO., LTD. Das im Bezirk FengXian in Shanghai ansässige Unternehmen „BHS“ ist ein Profi Hersteller von Kippsegment-Axiallagern Und Kipplagerfabrik...
Urheberrecht © 2017 ZHEJIANG BHS JOURNAL BEARING CO., LTD. Alle Rechte vorbehalten. Hersteller von Kippsegment-Gleitlagern in China
