1. 메인 베어링의 기능은 무엇입니까?
베어링은 증기터빈의 중요한 부품이며, 메인 베어링은 레이디얼 베어링(Radial Bearing)이라고도 합니다. 그 기능은 로터의 전체 중량과 로터의 불균형 질량으로 인한 원심력을 견디고 실린더 내 로터의 정확한 반경 방향 위치를 결정하는 것입니다. 각 베어링이 견뎌야 하는 높은 하중과 샤프트 넥의 빠른 속도로 인해 증기 터빈의 베어링은 베어링 유형 슬라이딩 베어링을 사용한 액체 마찰 이론을 기반으로 합니다. 특정 압력 하에서 윤활유의 도움으로 샤프트 넥과 베어링 부싱 사이에 유막이 형성되어 액체 마찰이 발생하고 증기 터빈의 안전하고 안정적인 작동이 보장됩니다.
2. 베어링의 윤활유막은 어떻게 형성되나요?
베어링 부싱의 구멍은 저널의 구멍보다 약간 더 큽니다. 정지시 저널은 베어링 부싱의 하부에 위치하고 베어링 부싱의 내부 표면과 직접 접촉하여 베어링 부싱과 저널 사이에 쐐기 모양의 간격을 형성합니다. 로터가 회전하기 시작하면 저널과 베어링 부싱 사이에 직접적인 마찰이 발생합니다. 그러나 저널이 회전함에 따라 윤활유는 점도로 인해 샤프트 표면에 부착되어 저널과 베어링 부싱 사이의 쐐기 모양의 틈으로 운반됩니다. 속도가 증가함에 따라 유입되는 오일의 양이 증가합니다. 쐐기 모양의 틈에서 오일 흐름의 출구 면적이 감소하기 때문에 오일 압력은 계속 상승합니다. 이 압력이 베어링 부싱에 가해지는 로터의 모든 힘의 균형을 맞출 만큼 충분히 증가하면 저널은 유막에 의해 들어 올려져 그 위에 매달리게 되어 직접적인 금속 마찰을 방지하고 액체 마찰이 발생합니다.
3. 증기 터빈 메인 베어링의 주요 구조 유형은 무엇입니까?
증기 터빈용 메인 베어링에는 네 가지 주요 유형이 있습니다.
(1) 원통형 타일 지지 베어링;
(2) 타원형 타일 지지 베어링;
(3) 오일 웨지 지지 베어링 3개;
(4) 틸팅 패드 지지 베어링.
4. 고정 원통형 지지 베어링의 구조는 무엇입니까?
고정 원통형 지지 베어링은 50~100MW 용량의 증기 터빈에 사용됩니다. 베어링 부싱의 외부 모양은 원통형이며 볼트로 연결된 상단과 하단으로 구성됩니다. 하부 베어링은 심이 늘어선 세 개의 심 블록으로 지지됩니다. 심의 두께를 조정하면 베어링 홈에 있는 베어링의 중심 위치가 변경될 수 있습니다. 베어링 부싱 상단에 있는 개스킷을 사용하여 베어링 부싱과 베어링 커버 사이의 장력을 조정할 수 있습니다. 윤활유는 베어링 부싱 측면 아래 패드 철의 중앙 구멍에서 유입되어 하부 베어링 부싱 본체의 오일 회로를 통과한 후 수평 접합면의 오일 주입구를 통해 베어링 부싱으로 들어갑니다. 샤프트의 회전으로 인해 오일은 먼저 베어링 부싱의 상단 틈새를 통과한 다음 샤프트 넥과 하부 베어링 부싱 사이의 쐐기형 틈새를 통과한 후 베어링 부싱의 양쪽 끝에서 누출되며, 베어링 시트 오일 챔버를 통해 오일 탱크로 돌아갑니다. 베어링 부싱의 오일 입구에는 스로틀 오리피스 플레이트가 있어 들어가는 오일의 양을 조절합니다. 베어링 부싱 양쪽에는 오일이 튀는 것을 방지하는 오일 배리어가 장착되어 있습니다. 베어링의 수평 접합면에 있는 잠금 패드는 베어링이 회전하는 것을 방지하는 데 사용됩니다. 베어링 부싱은 일반적으로 베어링 부싱 내부에 더브테일 홈이 가공된 고품질 주철로 주조되며 Wujin이라고도 알려진 주석 기반 베어링 합금(예: Babbitt 합금)으로 주조됩니다.
5. 자동 조심 베어링이란 무엇입니까?
원통형 및 타원형 지지 베어링은 지지 방법에 따라 고정형과 자동 정렬(구형이라고도 함) 유형으로 구분될 수 있습니다.
자동 위치 지정과 고정형의 유일한 차이점은 베어링 본체가 구형이라는 것입니다. 로터의 중심이 바뀌고 샤프트 넥이 기울어지면 베어링은 샤프트 넥의 회전에 따라 위치를 자동으로 조정하여 베어링 부싱 전체 길이에 걸쳐 샤프트 넥과 베어링 부싱 사이의 간격을 변하지 않게 유지합니다. 그러나 이러한 유형의 베어링의 처리 및 조정은 더 복잡합니다.
6. 타원형 베어링과 원통형 베어링의 차이점은 무엇입니까?
타원형 지지 베어링의 구조는 기본적으로 원통형 지지 베어링과 동일하지만, 베어링 측면의 틈새가 증가하여 일반적으로 상단 틈새의 두 배가 됩니다. 베어링 부싱의 곡률 반경이 증가합니다. 베어링 부싱 내 저널의 절대 편심률을 높이면 베어링의 안정성이 향상됩니다. 베어링 부싱의 상부와 하부 모두 오일 웨지를 형성할 수 있습니다(따라서 이중 오일 웨지 베어링이라고도 함). 상부 오일 웨지의 유막이 하방으로 작용하기 때문에 베어링 작동의 안정성이 좋으며 이러한 유형의 베어링은 대용량 및 중용량 증기 터빈 장치에 널리 사용됩니다.
7. 쓰리 오일 웨지 베어링이란 무엇입니까?
국산 125MW, 200MW, 300MW 등 대용량 유닛에는 오일웨지 베어링 3개가 사용된다. 3개의 오일 웨지 지지 베어링의 베어링 부싱에는 길이가 다른 3개의 오일 웨지가 있습니다. 이론적으로 3개의 오일 웨지에 의해 형성된 유막은 샤프트 넥의 중심을 향해 세 방향에서 회전하는 힘을 발휘하여 샤프트 넥의 안정적인 작동을 보장할 수 있습니다. 그러나 이러한 유형의 베어링의 상부 및 하부 베어링 부싱의 접합면과 수평면 사이의 경사각은 35도입니다. 유지관리 및 설치에 불편을 초래합니다. 일부 장치의 3개 오일 웨지 지지 베어링에서 유막 진동 현상을 보면 이러한 유형의 베어링의 베어링 용량과 안정성이 그다지 높지 않음을 알 수 있습니다.
8. 틸팅 패드 지지 베어링이란 무엇입니까?
틸팅 패드 지지 베어링은 일반적으로 피벗점에서 자유롭게 기울일 수 있는 3-5개 이상의 호형 패드로 구성되므로 이동식 멀티 패드 지지 베어링 또는 스윙 패드 베어링이라고도 합니다. 다양한 속도, 하중 및 베어링 온도로 자유롭게 스윙할 수 있는 능력으로 인해 샤프트 넥 주위에 여러 개의 오일 웨지가 형성됩니다. 그리고 각 유막의 압력은 항상 중앙을 향하여 안정성이 높습니다. 또한 틸팅 패드 지지 베어링은 높은 지지 유연성, 우수한 진동 에너지 흡수, 높은 하중 지지력, 낮은 전력 소비, 정방향 및 역방향 회전 적응성 등의 특성을 가지고 있습니다. 그러나 틸팅패드 구조가 복잡하고 설치 및 유지관리가 어렵고 비용이 많이 든다.
9. 다양한 유형의 지지 베어링이 적합한 로터 유형은 무엇입니까?
원통형 지지 베어링은 주로 저속 대형 로터에 적합하며 중소형 증기 터빈 및 압축기에 일반적으로 사용됩니다. 3개의 오일 웨지 지지 베어링과 타원형 지지 베어링은 각각 고속 경, 중, 대형 로터에 적합합니다. 틸팅 패드 지지 베어링은 고속의 경하중 및 고하중 로터에 적합합니다.
10. 스러스트 베어링의 기능은 무엇입니까?
스러스트 베어링의 기능은 작동 중 로터의 축 방향 추력을 견디고 터빈 로터와 실린더 사이의 축 방향 상호 위치를 결정하고 유지하는 것입니다.
11. 스러스트 베어링에는 어떤 종류가 있나요? 주요 구조는 무엇입니까?
스러스트 베어링은 분리형으로 설정할 수도 있고, 서포트 베어링 전체와 결합할 수도 있는데, 이를 조합형(스러스트 지지 결합 베어링)이라고 합니다. 구조적인 형태에 따라 다조형과 부채형 기와형으로 구분되는데, 현재는 부채형 기와형이 많이 사용되고 있다. 주요 구조물은 작업타일, 비작업타일, 조정가스켓, 설치링 등으로 구성됩니다. 스러스트 플레이트 양쪽에 10~12개의 작업타일과 비작업타일을 설치합니다. 각 타일은 장착 링에 설치되며 작업 타일은 로터의 전방 축 추력을 지탱하고 비작업 타일은 로터의 역방향 축 추력을 지탱합니다.
12. 추력 간격이란 무엇입니까?
작업 타일과 비작업 타일 사이의 스러스트 디스크의 이동 거리를 스러스트 갭이라고 하며 일반적으로 0.4 mm보다 크지 않습니다. 타일의 흑금 두께는 일반적으로 1.5mm로, 흑금 용해 사고가 발생하는 경우에도 터빈 흐름 통로의 이동 부분과 고정 부분 사이의 간격보다 작습니다. 터빈은 서로 마찰되지 않습니다.
13. 터빈 스러스트 베어링의 작동 과정은 무엇입니까?
스핀들에 설치된 스러스트 디스크의 작업 표면과 비작업 표면 양쪽에 여러 개의 스러스트 패드가 있습니다. 패드 뒷면에 핀 구멍이 있으며, 이는 설치 링의 핀에 패드를 배치하는 데 사용됩니다. 패드는 핀 주위로 약간 회전할 수 있습니다. 타일의 핀 구멍은 중심에서 7.54mm 떨어져 있으므로 타일의 작업면과 스러스트 플레이트 사이에 쐐기 모양의 틈이 형성됩니다. 스러스트 디스크가 회전하면 쐐기 모양의 틈새에 오일이 압축되면서 압력이 증가하게 되고, 이 유막이 로터의 축방향 추력을 견디는 능력을 갖게 됩니다. 설치 링은 구형 시트에 위치하며 오일은 스로틀 구멍을 통해 스러스트 베어링 입구 챔버로 보내지고 스러스트 베어링 구형 시트를 통해 두 경로로 나누어집니다. 상부 오일 입구 구멍은 스핀들을 중심으로 환형 오일 챔버로 들어가고 패드 사이에서 방사형으로 흐릅니다. 타일 사이에 충분한 공간을 두어 타일 내부의 오일 순환을 촉진합니다. 스러스트 베어링의 구면 시트에는 리턴 오일 배플 링이 장착되어 있으며, 이 링은 스러스트 디스크의 외부 원을 둘러싸 환형 리턴 오일 챔버를 형성합니다. 작업 표면과 비작업 표면 모두의 오일 회수 배플 링 상단에 두 개의 오일 회수 구멍이 있으며 니들 밸브를 사용하여 오일 회수량을 조정할 수도 있습니다. 스러스트 패드의 설치 링과 스러스트 디스크 사이에도 오일 차단 링이 설치되어 스러스트 패드를 둘러싸고 스러스트 베어링용 환형 오일 흡입 챔버를 형성합니다.
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