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浙江BHSジャーナルベアリング株式会社 上海の奉賢区にある同社のブレット「BHS」は、専門的なサービスを提供しています。 ティルティングパッドスラストベアリングメーカー と ティルティングパッドベアリング工場...
極低温処理、天然ガス液体回収、およびエネルギー回収トレインでは、多くの場合、ターボエキスパンダはプラント内で最も要求の厳しい回転機械です。高速で動作し、比較的軽いローター質量を搭載し、流量、圧力比、温度の大きな変化に対して安定性を維持する必要があります。高速、軽負荷、および可変動作条件という 3 つの特性は、通常の流体動圧ベアリングではうまく処理できない組み合わせを形成します。固定プロファイルのジャーナル ベアリングではオイルの渦が発生し、その後オイルのホイップが発生し、ローターの軌道が不安定になるまで増大する可能性のある準同期振動が発生する可能性があります。だからこそ エキスパンダティルティングパッドラジアルベアリング このクラスの機械向けに広く仕様化されています。
エキスパンダーサービス用のティルティングパッドジャーナルベアリングは、単にエキスパンダーで使用されるだけのベアリングではありません。パッドが可動するため、ベアリング構造が選択されています。各パッドはピボット ポイントを中心に回転し、速度と負荷の変化に応じてパッドがローターに追従できるようにします。その結果、流体力学的なフィルムが中心に留まり、ローターが高い表面速度で蓄積する不安定な力に抵抗します。ターボエキスパンダでは、ベアリングは起動時、停止時、およびプロセスの混乱時の急速な過渡現象にも耐える必要があります。傾けることができるパッドは、剛性のボアベアリングよりも、これらのイベントに耐えるためにはるかに優れています。
エキスパンダーのデューティが厳しいもう 1 つの理由は、ローターの直径と速度の関係です。表面速度を妥当な制限内に保つために、エキスパンダー ローターの直径は小さいことがよくあります。高速で動作する小さなジャーナルは、高いせん断速度で薄い油膜を形成します。ベアリングのクリアランスを注意深く管理しないと、フィルムが熱くなりすぎたり、薄すぎたりして、ベアリングの耐荷重が失われる可能性があります。ティルティングパッドラジアルベアリングは、荷重を複数のパッドに分散し、各パッドが独自のオイルウェッジを確立できるようにすることで、この問題に対処します。次のセクションでは、エキスパンダーのサービス用にこれらのベアリングを選択する際に最も重要な設計変数について説明します。
ティルティング パッド ジャーナル ベアリングの特徴は、各パッドがピボットを中心に自由に回転できることです。ローターが回転すると、パッドとジャーナルの間のギャップが収束して流体力学的圧力場が生成されるまで、パッドが傾斜します。その圧力場が荷重を支えます。パッドが傾くことができるため、荷重の方向が変わってもオイルウェッジは安定します。固定ベアリングでは、ウェッジはボアの形状によって設定されるため、動作条件が変化すると、最小膜厚が不利な位置に移動する可能性があります。
高速エキスパンダの安定性は、非同期振動の抑制にかかっています。非同期振動は、ローターが走行速度よりも低い周波数で回転するときに発生します。ティルティング パッド ベアリングは、プレーン ジャーナル ベアリングのような強力なクロスカップリング力をパッドが発生させないため、このリスクを軽減します。クロスカップリングとは、ベアリングが一方向に変位したときにローターを横に押す傾向のことです。ジャーナル周囲の連続的な油膜を遮断することにより、パッドの配置によりクロスカップリングが弱まり、不安定が始まる閾値が上昇します。
クリアランスとプリロードは、エキスパンダー ティルティング パッド ジャーナル ベアリングにおいて最も敏感な 2 つの幾何学的変数です。クリアランスとは、ジャーナルとパッド表面の間の直径方向の隙間です。予圧は、パッドの内径が組み立てられた隙間円よりも小さくなる量です。プリロードを高くするとベアリングが硬くなり、安定性が向上しますが、油膜温度が上昇し、動力損失も増加します。プリロードを低くすると温度は下がりますが、ローターの軌道が大きくなる可能性があります。
エキスパンダーサービスでは、クリアランスウィンドウが狭いです。クリアランスが大きすぎると、ベアリングは厚くても中心が不十分なフィルムで動作し、渦巻きを誘発する可能性があります。クリアランスが小さすぎると、フィルムにオイルが流れなくなり、急激な温度上昇が発生します。業界の一般的なガイドラインでは、高速エキスパンダー ベアリングのプリロードを 0.3 ～ 0.5 に設定しますが、最終的な値はローターのダイナミクス、オイル供給温度、負荷の方向と照らし合わせて確認する必要があります。以下の表は実際の効果をまとめたものです。
| パラメータ | 低い値の効果 | より高い値の効果 | エキスパンダーの考慮事項 |
|---|---|---|---|
| プリロード | 剛性が低くなり、温度が低くなります | より高い剛性、より高い温度 | 十分な予圧を使用して非同期振動を抑制します |
| クリアランス | より高いオイル流量、より低温のフィルム | オイル流量が低くなり、フィルムが高温になります | 渦巻きや過熱を避けるために狭い窓内に保管してください |
| パッド thickness | より柔軟なパッド | より剛性の高いパッド | バランスパッドのピボット剛性への追従性 |
潤滑方法は、高速エキスパンダーの動力損失とパッド温度に直接影響します。浸水潤滑では、ベアリングハウジングはオイルで満たされ、パッドは水中に浸かって動作します。このアプローチでは、豊富なオイルと良好な冷却が得られますが、ローターとパッドが大量のオイルを押し出す必要があるため、撹拌損失も発生します。指向性潤滑では、オイルがパッド入口に直接スプレーまたは注入されます。オイル供給は計量されるため、撹拌損失が大幅に減少し、発生する熱も少なくなります。表面速度が高く、寄生損失が 1 キロワットごとに問題となるエキスパンダー ベアリングには、指向性潤滑が好まれることがよくあります。
選択は必ずしも簡単ではありません。オリフィスが詰まるとパッドが消耗する可能性があるため、指向性潤滑では慎重なノズル設計とオイル濾過が必要です。浸水潤滑はより寛容ですが、効率は低くなります。多くのエキスパンダー設置では、ハイブリッド アプローチが使用されています。つまり、負荷がかかったパッドに直接潤滑し、冷却のために負荷のない側に制御された浸水供給を行います。以下の表は 2 つの方法を比較しています。
| 属性 | 浸潤潤滑 | 指示された潤滑 |
|---|---|---|
| ハウジング内のオイル量 | 高 | 低から中程度 |
| 撹拌電力損失 | 高er | 下位 |
| パッド temperature control | 良いが不均一 | 的を絞った効率的な |
| 石油枯渇のリスク | 低い | 高er if nozzles clog |
| エキスパンダーの一般的な使用法 | 古いユニットまたは低速のユニット | 高-speed, efficiency-focused units |
回転速度が高いと、ジャーナル表面速度に制限が生じます。表面速度が速すぎると、油膜が激しくせん断され、温度が上昇し、軸受の材質が劣化する可能性があります。表面速度を制御する 1 つの方法は、ジャーナル直径を小さくすることです。しかし、ジャーナルが小さくなるとベアリングの耐荷重が低下し、従来のマルチピースティルティングパッドベアリングではクリアランスの制御も難しくなります。パッド間のクリアランスの変動は、総クリアランスのかなりの部分を占める可能性があり、安定性が損なわれます。
ワイヤ EDM 一体型ティルティング パッド ベアリングは、この問題に対処します。個別のパッドをハウジングに組み立てる代わりに、ワイヤ放電加工を使用して単一のベアリング材料からパッドを切り出します。その結果、正確なパッド間隔と一定のクリアランスを備えた一体型構造が実現しました。パッドは、ピボットとして機能する薄いウェブによって外側リングに接続されたままになります。この設計は、マルチピースアセンブリの積み重ね公差なしで厳密なクリアランス制御を維持できるため、小径の高速エキスパンダーローターに特に役立ちます。
選択メモ: ジャーナル直径と走行速度の積が実際の表面速度制限を超える場合は、クリアランスを増やす前に一体型ワイヤ EDM ティルティング パッドの設計を評価してください。
エキスパンダーの荷重方向は常に一定ではありません。通常の動作中、主な負荷はローターの重量またはプロセスの力によって発生する可能性があります。過渡現象中に、負荷ベクトルが回転する可能性があります。 0、90、180、270 度のパッドを備えた 4 パッド ベアリングは、方向によって剛性が異なります。パッド間に荷重を配置する構成の 5 パッド ベアリングは、多くの場合、荷重の方向が不確実な場合に、より均一な剛性と優れた安定性を提供します。
4 つまたは 5 つのパッドの選択は、オイルの流れと温度にも影響します。パッドの数が増えると、オイル入口とパッド表面の数が増えるため、抗力が増加しますが、冷却分布も改善されます。頻繁に負荷が反転したり、流量が大幅に減少したりするエキスパンダーの場合、多くの場合、5 パッド構成がより安全な選択となります。負荷の方向が明確に定義されており、電力損失を最小限に抑える必要がある場合は、4 パッド ベアリングで十分な場合があります。
バビット合金は、エキスパンダー ティルティング パッド ラジアル ベアリングの標準ライニング材料として引き続き使用されています。優れた埋め込み性と適合性を提供し、ベアリングが小さな位置ずれや破片を許容するのに役立ちます。ただし、バビットには温度の上限が限られています。パッド表面の温度が約 120 ℃を超えると、強度が低下し、拭き取りの危険性が高まります。高速エキスパンダーでは、潤滑が不十分であるかクリアランスが狭すぎる場合、パッド温度がその限界に近づく可能性があります。
したがって、冷却流路の設計が重要です。直接潤滑により、冷たいオイルをパッド入口に直接供給できます。一部のベアリングには、スチールバッキングから熱を除去するためにパッドの後ろに冷却チャネルが含まれています。目標は、安定した油膜を維持しながら、バビット表面を安全限界以下に保つことです。用途でより高い温度が必要な場合は、代替のライニング材料を検討することもできますが、多くの場合、ある程度の適合性が犠牲になります。
エキスパンダーベアリングの問題は、警告なしに現れることはほとんどありません。状態監視により初期の兆候を検出できますが、それらを解釈するにはティルティング パッド ベアリングがどのように動作するかを理解する必要があります。最も一般的な信号を以下に示します。
これらの信号は、単一の根本原因を特定するものではありません。温度上昇は、オイル ノズルの詰まり、プロセス条件の変化、またはピボットの摩耗によって引き起こされる可能性があります。振動のピークは、ベアリング、ローター、またはカップリングから発生する可能性があります。正しい対応は、傾向データを収集し、それをベースラインと比較し、全体像を解釈できるベアリングの専門家を関与させることです。その分析を行わずに修復を試みると、問題がさらに悪化する可能性があります。
エキスパンダー ティルティング パッド ラジアル ベアリングのサプライヤーを選択するのは、価格だけの問題ではありません。サプライヤーは、ローターダイナミクス、油膜の挙動、および高速エキスパンダーのサービスに特有の要求を理解する必要があります。標準ベアリングのみをカタログに掲載しているサプライヤーは、ローターに必要なクリアランス、プリロード、潤滑の詳細を満たしていない可能性があります。
見積もりをリクエストするときは、次の動作パラメータを指定してください。データが完全であればあるほど、選択はより正確になります。
エキスパンダーベアリングが既製品であることはほとんどないため、カスタマイズ機能が重要です。サプライヤーは、ローターのダイナミクスに合わせてパッドの形状、ピボットの設計、オイル供給を調整できる必要があります。納期と技術的なフィードバックの速度も重要です。選定段階での対応が遅いサプライヤーは、プラント停止時の対応も遅くなる可能性があります。
エキスパンダー ティルティング パッド ラジアル ベアリングの見積もりをリクエストしてください。 動作パラメータを送信すると、リードタイムと価格を含む選択の推奨事項が表示されます。提供する詳細が多いほど、技術レビューをより早く開始できます。
プレーンジャーナルベアリングは固定穴を使用して油膜を生成します。ティルティング パッド ジャーナル ベアリングは、回転してローターに追従する個別のパッドを使用します。これにより、クロスカップリング力が軽減され、高速での安定性が向上するため、エキスパンダーに推奨されます。
指示された潤滑により、必要な場所にのみオイルが供給され、撹拌損失とパッド温度が低減されます。満水潤滑ではより多くのオイルが供給されますが、抗力と動力損失が大きくなり、高速エキスパンダーでの使用には望ましくありません。
予圧を高くするとベアリングの剛性が向上し、非同期振動を抑制できますが、油膜温度も上昇します。プリロードが低いほど低温で動作しますが、ローターの軌道が大きくなる可能性があります。正しい値はローターのダイナミクスと負荷の方向によって異なります。
ジャーナル径が小さく、高速の場合は、多ピースアッセンブリーではクリアランス管理が困難になりますのでご検討ください。一体型の設計により、正確なパッド間隔とスタックアップ公差のない一貫したクリアランスが維持されます。
ジャーナル直径、速度範囲、荷重の大きさと方向、潤滑方法、オイル供給条件、クリアランスと予圧目標、スペース制限、監視要件が含まれます。これにより、サプライヤーは正確な選択を行うことができます。
パッドの温度上昇、非同期振動のピーク、油膜圧力の変動、ローター軌道の変化に注意してください。これらの信号には、修復を試みる前に傾向分析と専門家のレビューが必要です。
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