Tổn thất điện do ký sinh trùng trong vòng bi thủy động lực học.Tổn thất do ma sát do ký sinh trùng trong máy móc gây ra lãng phí năng lượng và sinh nhiệt, ảnh hưởng đến tuổi thọ của vật liệu, bao gồm cả chất bôi trơn. Một phần đáng kể trong tổng số tổn thất ổ trục màng chất lỏng trong máy điện tuabin tốc độ cao có thể bị tiêu hao chỉ đơn giản là cấp dầu cho ổ trục.
Ở tốc độ bề mặt dưới khoảng 10.000 ft / phút, những tổn thất ký sinh bên ngoài này thường nhỏ hơn 10% so với tổn thất do ma sát màng dầu. Tuy nhiên, đối với vận tốc cao hơn, những tổn thất này tăng nhanh theo tốc độ bề mặt và có thể lên tới 25 đến 50% tổng tổn thất ổ trục trong máy phát tua-bin lớn và máy móc liên quan. Bài báo này thảo luận về tổn thất do ma sát ký sinh trong máy móc tuabin và đề xuất các phương tiện để giảm thiểu chúng.
Tóm tắt nội dung
Các nguồn mất mát do ký sinh trùng trong vòng bi thủy động lực học
Tổn thất ký sinh cho cả ổ trục và ổ đỡ (Hình 1 và 2) có thể được phân thành hai loại: tổn thất dòng chảy đơn giản do dầu bôi trơn đi qua ổ trục và lực cản bề mặt giữa dầu bôi trơn và các bề mặt quay. Do đường kính lớn hơn và diện tích bề mặt lớn, những tổn thất này thường lớn hơn trong các ổ đỡ lực đẩy.
Suy hao dòng chảy trong vòng bi thủy động lực học
Những tổn thất này là do ba nguyên nhân: gia tốc của dầu khi nó đi vào các cổng cấp liệu, dòng chảy và dòng chảy của chất bôi trơn đến và đi từ các rãnh cấp liệu, và sự xả chất bôi trơn ra khỏi ổ trục (rò rỉ). Tổn thất dòng chảy qua đối với ổ trục có đệm trục quay có thể được gán cho các nguồn sau (Hình 1):
- Tổn thất một vận tốc đầu đối với dầu đi vào với vận tốc bề mặt trục. Tổn thất này liên quan đến dòng chảy của bộ cấp dầu khi nó đi vào bên dưới vòng đế, làm quay đột ngột và được đưa đến vận tốc dầu khối giữa đường kính ngoài trục và đường kính trong của vòng đế.
- Một tổn thất vận tốc đầu duy nhất, được tính tại đường kính bộ chạy lực đẩy trung bình, đối với dầu khi nó đi vào các rãnh giữa các tấm đệm nghiêng và vào màng dầu ổ trục.
- Khoảng 25 phần trăm dầu xả được cho là văng vào bộ chạy đẩy để được tăng tốc trở lại ở đường kính ngoài của bộ chạy. Hành động này thường không gặp trong các ổ trục báo chí thông thường .
Hình 1. Tổn thất do ký sinh trùng trong vòng bi tạp chí
Tham khảo Hình 2, ổ trục tạp chí có rãnh hình trụ trơn giới thiệu tổng tổn thất ký sinh là 1,5 đầu vận tốc (tính theo vận tốc bề mặt trục). Điều này là do sự gia tốc của dầu cấp khi nó đi vào dòng xoáy hỗn loạn trong rãnh nạp và sau đó tăng tốc hơn nữa khi nó đi vào chính màng dầu ổ trục. Mặt khác, trong các ổ trục có đệm trục quay, tác động xoáy và sự khuấy trong khoang hình vuông giữa các miếng đệm mang lại khả năng chống thấm dầu cấp vào nhiều hơn.
Tổn thất do kéo trên bề mặt
Tổn thất công suất do lực cản ma sát chất lỏng trên các khu vực trục làm ướt và ống đẩy tuân theo quan hệ hỗn loạn chung đối với lực cản thủy lực trong các kênh mà tổn thất ma sát liên quan đến số Reynolds không thứ nguyên. Đối với không gian hình khuyên tròn xung quanh tạp chí và đối với các rãnh bên trong quá lớn, như ở nửa trên của một số ổ trục tạp chí, ước tính hệ số cản phải được tăng lên từ 30 đến 40 phần trăm. hoạt động hoàn toàn ngập nước.
Giảm tổn thất do ký sinh trùng
Một số chiến lược có thể được sử dụng để giảm thiểu tổn thất do ký sinh trùng trong các ổ trục tốc độ cao. Đơn giản nhất là giảm lượng dầu cấp vào. Một phương pháp gần như loại bỏ được tổn thất dòng chảy trong các ổ trục đệm cố định sẽ được thảo luận trong phần tiếp theo. Đối với các ổ trục guốc có trục, cho dầu trực tiếp vào mép đầu của mỗi miếng ổ trục là một phương pháp hấp dẫn để giảm tổn thất công suất do ký sinh trùng.
Giảm tổn thất với các rãnh được lấp đầy một phần
Khi tốc độ cấp dầu giảm đến mức các rãnh bên trong ổ trục không được lấp đầy dầu hoàn toàn, tổn thất do lực cản ký sinh trong rãnh cũng giảm xuống, thường ở mức không đáng kể.
Hình 3. Giảm tổn thất điện năng trong vòng
bi lực đẩy trên đất hình thuôn OD 27 inch được làm đầy một phần
Hình 3 minh họa điểm này cho ổ trục đẩy tuabin hơi nước trên cạn 350 inch vuông hoạt động ở tốc độ 3.600 vòng / phút, trong đó tổn thất công suất giảm một bước khi lưu lượng dầu giảm. Khi lượng dầu thiết kế giảm dần, ở mức 166 gpm, tổng công suất mất mát trong ổ trục giảm từ 800 xuống 473 mã lực. Tại thời điểm này, áp suất ngược giảm trong các rãnh nạp đồng thời loại bỏ tổn thất dòng chảy cho dầu đi vào.
Kết hợp với việc quan sát tổn thất thấp trong bản thân các màng dầu thủy động lực học, tổn thất do lực cản bề mặt dường như trở nên không đáng kể đối với tất cả các vùng được lấp đầy một phần trong ổ trục.
Các rãnh cấp liệu cạnh hàng đầu
Một số thiết kế ổ trục có đệm trục sử dụng vòi phun hoặc kênh dẫn để nạp dầu trực tiếp đến mép đầu của mỗi đệm đẩy trong khoang ổ trục nếu không thì không có dầu. Các bố trí này về cơ bản tránh được tất cả các tổn thất do lực cản bề mặt mà nếu không sẽ gặp phải do các bề mặt quay nhúng trong dầu cũng như các phần tổn thất do dòng chảy qua.
Các thiết kế như vậy được cung cấp chủ yếu cho các tốc độ bề mặt ở trên gặp phải trong các ổ trục có đường kính khoảng 10 đến 12 inch hoạt động ở tốc độ 3.600 vòng / phút. Đối với vận tốc bề mặt thấp hơn, tổn thất điện do ký sinh trùng trở nên thấp đến mức không đảm bảo thêm chi phí và độ phức tạp với nguồn cấp dữ liệu được điều hướng đặc biệt.
Trong các ổ trục tốc độ cao, các rãnh cấp dầu ở mép hàng đầu mang lại những lợi ích đáng kể. Tốc độ dòng chảy của dầu có thể thấp hơn tới 60% với tổn thất điện năng giảm 45%. Trong khi nhiều loại bố trí dòng bôi trơn, các yếu tố thiết kế và vận hành có ảnh hưởng, nhiệt độ ổ trục có thể giảm từ 16 đến 35 ° F.
Hình 4. Vòng bi lực đẩy của Pivnded Pad với các
rãnh nạp dầu có cạnh hàng đầu và các
túi nâng dầu (Courtesy Kingsbury, Inc.)
Là một yếu tố đáng ngạc nhiên, việc đảo ngược vòng quay để đặt rãnh nạp dầu ở mép sau của mỗi tấm lót vẫn cung cấp hoạt động thỏa đáng của vòng bi bạc đạn trục xoay ở tốc độ vừa phải. Điều này cho thấy rằng dầu nóng vẫn được truyền từ miếng đệm này sang miếng đệm kế tiếp và việc không có dầu rời khỏi khoang ổ trục có thể là lợi ích chính nhận được từ việc bôi trơn trực tiếp.
Khi tốc độ bề mặt ổ trục nằm trên khoảng 10.000 ft / phút, có thể gặp phải tổn thất điện do ký sinh trùng đáng kể. Ở độ cao 30.000 ft / phút, những tổn thất này có thể lên tới một nửa tổng tổn thất công suất xảy ra trong ổ trục – bằng với tổn thất công suất trong chính màng dầu chịu tải thủy động lực học. Sau đây là các yếu tố cần xem xét để giảm thiểu tổn thất do ma sát ký sinh và đạt được nhiệt độ ổ trục thấp hơn:
- Hạn chế tốc độ cấp dầu ở mức tối thiểu cần thiết để ổ trục hoạt động đáng tin cậy.
- Pha trộn hình dạng của cổng vào rãnh dầu và thành rãnh để giảm thiểu hạn chế dòng xoáy.
- Giảm thiểu các khu vực bị thấm dầu không cần thiết trên bề mặt nhật ký quay và bề mặt lực đẩy.
- Giảm thiểu bắn dầu xả lên bề mặt quay.
- Sử dụng bôi trơn có định hướng với các rãnh cạnh hàng đầu để cấp các tấm lót nghiêng.
Người giới thiệu
- Khonsari, MM và Booser, ER Hệ thống ứng dụng: Thiết kế vòng bi và Bôi trơn. John Wiley và Sons, New York, 2001.
- Booser ER và Missana, A. “Tổn thất điện do ký sinh trùng trong vòng bi tuabin.” Giao dịch bộ tộc, Vol. 33, trang 157-162, 1990.
- Vohr, JH “Một nghiên cứu thực nghiệm về xoáy Taylor và sự hỗn loạn trong dòng chảy giữa các xi lanh quay lệch tâm.” ASME Journal of Lubrication Tech., Trang 285-296, 1968.
- Heshmat, H. và Pinkus, O. “Trộn nhiệt độ đầu vào trong vòng bi thủy động lực học.” ASME Journal of Tribology, V. 108, trang 231-248, 1986.
- Kingsbury, Inc. Vòng bi Lực đẩy LEG hiệu quả cao và các tài liệu liên quan.
Thông tin liên hệ:
- Địa chỉ: Toà nhà B&L, Số 119-121 Đường Ung Văn Khiêm, P. 25, Q. Bình Thạnh, Tp.HCM
- Hotline: 0975 075 080
- Zalo: 0975 075 080
- Email: cskh@maianduc.com
- Website: www.maianduc.vn
- Facebook: facebook.com/MaiAnDucJSC
