Cách chọn Vòng bi đệm nghiêng máy nén cho máy Turbomachinery

Nguyên lý thiết kế và vận hành

A ổ trục máy nén nghiêng bao gồm nhiều miếng đệm riêng lẻ được bố trí xung quanh bề mặt cổ trục (trục). Mỗi miếng đệm được gắn trên một trục quay cho phép nó nghiêng tự do, tạo ra hình dạng nêm hội tụ tạo ra áp suất thủy động khi trục quay. Áp suất này hỗ trợ trục trên một màng dầu mỏng mà không tiếp xúc giữa kim loại với kim loại. Hành động nghiêng rất quan trọng — nó cho phép mỗi tấm đệm thích ứng với những thay đổi về tải trọng, tốc độ và nhiệt độ, duy trì độ dày màng dầu tối ưu trong nhiều điều kiện vận hành. Số lượng miếng đệm thường dao động từ bốn đến sáu, với thiết kế năm miếng đệm mang lại sự kết hợp tốt nhất giữa khả năng chịu tải và độ ổn định cho hầu hết các ứng dụng máy nén. Cấu hình trục — tải giữa các miếng đệm (LBP) hoặc tải trên miếng đệm (LOP) — xác định phản ứng động của ổ trục và được chọn dựa trên phân tích rôto.

Cấu hình pad và các loại trục

Cấu hình của miếng đệm và trục quay ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất ổ trục. Vòng bi Tải giữa các Tấm lót (LBP) định vị vectơ tải trọng giữa hai tấm lót liền kề, mang lại độ giảm chấn và độ ổn định cao hơn — cấu hình phổ biến nhất cho máy nén. Vòng bi Load On Pad (LOP) căn chỉnh tải theo trục của một tấm đệm duy nhất, mang lại độ cứng và đặc tính giảm chấn khác nhau có thể được ưu tiên cho các thiết kế rôto cụ thể. Số lượng miếng đệm ảnh hưởng đến độ ổn định: vòng bi bốn miếng đệm phù hợp với tốc độ vừa phải, vòng bi năm miếng đệm mang lại hiệu suất tổng thể tốt nhất và vòng bi sáu miếng đệm mang lại độ ổn định tối đa cho các ứng dụng tốc độ rất cao hoặc chịu tải nặng. Tải trước tấm đệm - độ lệch của tâm tấm đệm so với tâm ổ trục - là một thông số thiết kế khác ảnh hưởng đến độ dày màng dầu và độ cứng của ổ trục.

Vật liệu và độ chính xác sản xuất

Hiệu suất và độ tin cậy của vòng bi đệm nghiêng máy nén phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn vật liệu và độ chính xác khi sản xuất. Vỏ ổ trục thường được gia công từ thép hoặc gang, mang lại độ cứng kết cấu và độ ổn định kích thước. Bản thân các miếng đệm bao gồm lớp nền bằng thép hoặc đồng với lớp lót kim loại màu trắng (babbitt) - lớp Babbitt cung cấp bề mặt ổ trục thực tế, mang lại khả năng nhúng và khả năng phù hợp tuyệt vời để điều chỉnh độ lệch trục nhỏ. Vòng bi tiên tiến có thể sử dụng vật liệu đệm polymer hoặc composite để cải thiện hiệu suất nhiệt hoặc kháng hóa chất. Quá trình sản xuất yêu cầu mài và móc lỗ chính xác để đạt được dung sai đo bằng micron - độ tròn lỗ khoan của miếng đệm phải nằm trong khoảng 0,005 mm để đảm bảo độ dày màng dầu ổn định. Độ hoàn thiện bề mặt của lớp Babbitt thường là Ra 0,4 micromet hoặc cao hơn.

Ưu điểm cho ứng dụng máy nén

Vòng bi đệm nghiêng mang lại những lợi thế khác biệt so với vòng bi hình học cố định trong các ứng dụng máy nén. Các miếng đệm tự căn chỉnh giúp loại bỏ xoáy dầu và roi dầu — hiện tượng mất ổn định có thể gây ra rung động nghiêm trọng ở vòng bi tay áo cố định ở tốc độ cao. Vòng bi có khả năng giảm chấn cao, giảm biên độ rung của rôto và cải thiện độ tin cậy tổng thể của máy nén. Chúng điều chỉnh độ lệch trục và tăng trưởng nhiệt tốt hơn so với vòng bi cố định, kéo dài tuổi thọ vòng bi. Màng dầu thủy động lực cung cấp khả năng chịu tải tuyệt vời với độ ma sát thấp - hệ số ma sát thường dao động từ 0,001 đến 0,005. Những vòng bi này cũng hỗ trợ tốc độ trục vượt quá 100 m/s vận tốc bề mặt, khiến chúng phù hợp với máy nén tốc độ cao nhất được sử dụng trong các ứng dụng dầu khí, hóa dầu và sản xuất điện.

Môi trường ứng dụng

Danh sách kiểm tra lựa chọn

Những cân nhắc về lắp đặt và vận hành

Việc lắp đặt đúng cách các vòng bi đệm nghiêng máy nén là điều cần thiết để đạt được hiệu suất và độ tin cậy thiết kế. Vỏ ổ trục phải được căn chỉnh chính xác với đường tâm trục - sai lệch thậm chí 0,05 mm có thể gây ra tải trọng đệm không đồng đều và mài mòn sớm. Độ hở của ổ trục phải được xác minh bằng thước nhựa hoặc đo trực tiếp, thường là 0,001–0,002 mm trên mm đường kính trục. Nguồn cung cấp dầu bôi trơn rất quan trọng - nhiệt độ và áp suất dầu phải được duy trì trong giới hạn quy định để đảm bảo hình thành màng dầu đầy đủ. Quá trình khởi động cần được giám sát cẩn thận: ổ trục phải thiết lập lực nâng thủy động lực trước khi đạt tốc độ vận hành tối đa. Giám sát độ rung bằng cách sử dụng đầu dò tiệm cận cung cấp chỉ báo thời gian thực về tình trạng ổ trục và độ ổn định của rôto. Phân tích dầu thường xuyên phát hiện độ mòn của ổ trục thông qua số lượng hạt và phân tích quang phổ.