Як бабіт працює у вкладишах турбін теплоелектростанцій
Чому саме бабіт обирають для турбоагрегатів
Парова турбіна на 200 МВт крутить ротор з частотою 3000 обертів за хвилину. Маса агрегату - десятки тонн. Опорні підшипники тримають таке навантаження роками. Антифрикційний шар турбіни мусить бути парадоксальним: водночас м'яким і твердим. М'яким, щоб притертися до шийки вала і не подряпати її при випадковому контакті ротора. Твердим, щоб витримати локальні тиски та температуру масла. Ось чому бабіт у турбінах виграє у бронзи, алюмінієвих сплавів і полімерних композитів. На пускових режимах саме він утримує мастильну плівку, коли тиск масла ще не вийшов на робочі параметри. Інші матеріали в цей момент тільки дряпають вал.
Марка Б83 як галузевий стандарт
На ТЕС для опор турбоагрегату беруть олов'яний бабіт Б83. Чому саме його? У структурі сплаву м'яка олов'яна матриця тримає тверді кристали сурми та міді. Кристали працюють як мікроопори і сприймають точкове навантаження від вала. Завдяки цьому шар витримує контактний тиск до 15 МПа і не пливе при температурі масла до 100 градусів. Свинцеві марки на кшталт Б16 у великій енергетиці майже не зустрінеш. Втомна міцність нижча, при перегріві поводиться гірше. Для турбін Харківського або Ленінградського заводу інших варіантів практично немає.
Конструкція вкладиша опорного підшипника
Вкладиші турбін ТЕС - це сталева основа з тонким шаром бабіту по внутрішній циліндричній поверхні. Товщина шару від 0,5 до 3 мм. Сталь сприймає згинальні напруги, а бабіт перерозподіляє навантаження від шийки вала на всю поверхню. Опорно-упорний вкладиш має ще сегментні колодки - вони фіксують ротор від осьового зсуву. Постачальники металопродукції, серед яких і zpsplav.com.ua, відпускають бабіт у вигляді чушок. На ремонтних дільницях їх переплавляють і виливають свіжий шар на зношений вкладиш.
Як працює мастильна плівка
У робочому режимі підшипники турбоагрегату живуть у рідинному терті. Турбінне масло під тиском заходить у клиновий зазор між валом і вкладишем. Високі оберти ротора створюють гідродинамічну плівку завтовшки кілька сотих міліметра. Ця плівка повністю відокремлює метал шийки від бабітового шару. На усталеному режимі зношення майже нульове - вал плаває у маслі. Бабіт у турбінах фактично страхує систему під час пуску і вибігу, коли тиску масла не вистачає, і поверхні стикаються.
Причини зношення і викришування
Типові дефекти бабітового шару такі: викришування країв, втомні тріщини, локальне підплавлення, відшарування від сталевої основи. Звідки воно береться? Тверді частинки у маслі, вібрація ротора від розбалансування, перегрів генератора, потрапляння води у мастильну систему. На пускових режимах турбін 200 і 300 МВт важливо, щоб тепло відводилось рівномірно. Інакше локальна температура перевищить точку плавлення олова, і шар попливе. Так одна неправильна процедура пуску здатна вивести підшипник з ладу за кілька годин.
Ресурс і ремонт
За умови чистого масла і коректного центрування ротора антифрикційний шар турбіни проходить 8-12 років до капремонту. Під час планової ревізії вкладиші турбін ТЕС перевіряють на тріщини ультразвуком, контролюють зчеплення шару зі сталлю простукуванням. За потреби бабіт перезаливають у спеціалізованому цеху. Якісний Б83 разом із правильною технологією перезаливки повертає підшипникам початкові робочі параметри. Без заміни корпусу і дорогого валу генератора - а це сотні тисяч доларів економії на одній турбіні станції на кшталт Бурштинської або Курахівської ТЕС.