Деловая слава России


Новости


МЕЖОТРАСЛЕВОЙ АЛЬМАНАХ

Свежий номер альманаха, Архив номеров, Подписка на альманах, Реклама в альманахе, Контакты



РАЗВИТИЕ НАУКИ В РОССИИ



Опрос

Нужно ли стремиться вернуть в Россию учёных, уехавших жить и работать за границу?
Да, не стоит упускать умных и талантливых людей
Скорее да, но вряд ли наше государство сможет обеспечить им заграничный уровень жизни
Скорее нет, лучше обеспечить хорошие условия тем, что ещё не уехали
Нет, лучше вложить средства в воспитание и развитие молодых учёных
Другое








Деловая слава России » Наука » ФГУП ЦНИИ КМ Прометей

Наука: ФГУП ЦНИИ КМ Прометей - 14-01-2012, 07:22

фгуп цнии км прометей

 

Виктория Ефимовна БАХАРЕВА, доктор технических наук,
начальник лаборатории ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей»
Андрей Валентинович АНИСИМОВ, кандидат технических наук,
заместитель начальника НПК ФГУП ЦНИИ КМ Прометей
Игорь Валерьевич ЛИШЕВИЧ, инженер I категории ФГУП ЦНИИ КМ Прометей

 

ПОДШИПНИКИ СКОЛЬЖЕНИЯ ИЗ АНТИФРИКЦИОННЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВ ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

 

Ученые ФГУП ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» (Санкт-Петербург) провели уникальную научно-исследовательскую работу для нужд российской промышленности – разработали антифрикционные материалы для насосов энергетических установок, способных работать в перегретой воде.

 

Ресурс и надежность центробежных насосов энергетических установок во многом зависят от выбора материала узлов трения. В крупных насосах широкое применение получили подшипники скольжения, имеющие ряд преимуществ по сравнению с подшипниками качения, такие как высокая работоспособность в широком диапазоне температур, виброустойчивость, бесшумность, возможность применения
в качестве смазочного материала перекачиваемой жидкости.


Наиболее ответственными насосами энергетических установок ТЭЦ, ТЭС, АЭС и судовых энергетических установок (СЭУ) являются питательные, конденсатные и циркуляционные насосы. Широко применяются и откачивающие насосы для перекачки нефти и нефтепродуктов марки НОН 275-860/550-440 с подшипниками скольжения, работающими на перекачиваемой жидкости (сырой нефти).


При выборе антифрикционных материалов особое внимание уделяется исследованиям при граничном трении. Опыт показал, что характеристики насосов с подшипниками из таких традиционных материалов, как баббит, бронза, керамика, бронзофторопласт, твердые сплавы не удовлетворяют требованиям эксплуатации, были отмечены аварийные случаи. Поэтому перед нами была поставлена задача разработать антифрикционные материалы, способные работать в перегретой воде.


Материалы для исследований ЦНИИ КМ «Прометей»


Коллективом ЦНИИ КМ «Прометей» разработаны и выпускаются подшипники на основе высокопрочных размерностабильных антифрикционных углепластиков марок ФУТ и ФУТ-Б. Эти материалы уже применяются в насосах, перекачивающих жидкости при температуре не выше 100ºС. В подшипниках насосов, перекачивающих перегретую воду, ранее углепластики не применялись. Физико-механические свойства этих материалов представлены ниже.


Традиционно подшипники скольжения из углепластика марки ФУТ изготавливают в виде прямой пары, то есть втулка из углепластика закреплена в статоре и является неподвижной. Подшипники скольжения насосов производства ОАО «Пролетарский завод» выполнены в виде обратной пары, то есть втулка из антифрикционного материала закреплена на роторе насоса. Поэтому для изготовления подшипников из углепластиков в виде обратной пары в «Прометее» отработана технология производства таких втулок и налажен их выпуск. При отработке технологии был решен ряд новых задач. Так, например, требовалось обеспечить надежное крепление втулки подшипника (далее – рубашки) и вала насоса при работе в перегретой воде. Из-за большего, чем у стали, коэффициента теплового линейного расширения углепластика в процессе работы возможно проворачивание рубашки относительно вала.


Для исключения такой вероятности конструкцию рубашки было предложено выполнить двухслойной, при этом внутренний слой должен быть выполнен из стали, а внешний – из углепластика марки ФУТ или ФУТ-Б (рисунок). Благодаря такому решению удалось исключить проворачивание рубашки относительно вала насоса. Требования к материалу определяются условиями работы узлов трения. Условия работы подшипников насосов представлены в таблице 1.

 

Таблица 1. Условия работы подшипников насосов ЭУ производства ОАО «Пролетарский завод»

 

 Насосный  агрегат

 Частота вращения

мин-1

 Перекачиваемая  жидкость Скорость cкольжения в зоне трения м/с  Контактное давление МПа Температура  перекачиваемой жидкости °С




 
КЭНА 320-160* 1000 вода 3,9 0,3 125
ПКБТ-230 Р2Э* 7600 22 0,2 105
ПТН 20-35* 8000 25 0,2 60
     





36 0,3 60
АЦНА 250-75* 2975 39–31 1,0 40

 

 

 Методика исследований ЦНИИ КМ «Прометей»


Лабораторные испытания проводили на машине трения марки ИИ5018 по экспресс-методике в воде по коррозионностойким сталям при скорости 1 м/с. Так как скорость скольже- ния в машине трения ограничена и составляет 1 м/с, контактное давление было увеличено до 40–50 МПа. При испытаниях гидродинамический клин не образуется, то есть условия испытаний антифрикционных материалов моделируют режимы пуска и остановки насосов.


Исследовали пары трения, в которых контртело – ролик диаметром 50 мм, шириной 16 мм и шероховатостью рабочей поверхности    Ra = 0,15–0,3 мкм и антифрикционный материал – брусок размером 10×10×100 мм. Соответственно материалы: сталь 95Х18 – ФУТ; сталь 95Х18 – ФУТ-Б; сталь 30Х13 – ФУТ; сталь 30Х13 – сталь 37Х12Н8Г8МФБ (ЭИ 481); бронзофторопласт – сталь 95Х18; сталь 95Х18 – сталь  95Х18; сталь 95Х18 – бронза Бр.010Ф1.

 

Стендовые испытания проводили на стенде, имитирующем работу циркуляционного насоса в среде обессоленной воды при температуре 119–122ºС, контактном давлении 0,4 МПа, средней скорости скольжения 16 м/с. Испытания подшипников проводились также на ОАО «Пролетарский завод» на насосах марок ПКБТ-230 Р2Э (питательный конденсатный бустерный турбонасос) при  температуре 105ºС и НОН 275-860/550-440 (откачивающий насос для перекачки нефти и нефтепродуктов) при температуре 30ºС.

 

Результаты испытаний и их обсуждение ЦНИИ КМ «Прометей»


Лучшие результаты лабораторных триботехнических испытаний показал углепластик марки ФУТ-Б. При модификации углепластика ФУТ баббитом повышается износостойкость трибопары, снижается коэффициент трения, обеспечивается работа пар трения без задира. При этом максимально допустимое давление в трибоконтакте на 15-20% выше, чем при использовании углепластика ФУТ.


Испытания показали, что допустимая удельная мощность сил трения PVср в МПа•м/с составляет: для пар сталь 95Х18 – ролик из стали 95Х18 и сталь 37Х12Н8Г8МФБ (ЭИ 481) – ролик из стали 30Х13 – 4-6, для пары бронза Бр.О10Ф1 – ролик из стали 95Х18 – 15-17, для пар ФУТ-ролик из стали 95Х18 и ФУТролик из стали 30Х13 – 41-43, для пары ФУТ-Б-ролик из стали 95Х18 и бронзофторопласт (ролик)  по стали 95Х18 – 50-52.


Лучшие результаты по удельной мощности сил трения показали пары с углепластиком ФУТ и ФУТ-Б. У пары бронзофторопласт – ролик из стали 95Х18 при мощности трения 50– 52 МПа•м/с наблюдался значительный износ ролика (свыше 0,5 мм). Максимальной износостойкостью (минимальной линейной интенсивностью изнашивания) обладают углепластик ФУТ-Б при трении по стали 95Х18 и сталь 95Х18 при трении по ролику из бронзофторопласта, при этом наблюдался существенный износ ролика из бронзофторопласта.


Углепластик марки ФУТ при трении по стали 95Х18 по износостойкости незначительно уступает углепластику марки ФУТ-Б (по сравнению с другими материалами). Таким образом, для дальнейших стендовых испытаний был выбран материал марки ФУТ-Б. Результаты стендовых испытаний (таблица 2) свидетельствуют о том, что углепластик марки ФУТ-Б работоспособен при  температуре рабочей среды (перегретой воды) 119-122ºС, контактном давлении 0,4 МПа, средней скорости скольжения 16 м/с и может быть рекомендован для работы в насосах энергетических установок.


 

Таблица 2. Результаты триботехнических испытаний


  Длительность, ч  

Средняя скорость

изнашивания, мкм/ч   

   Коэффициент трения         

 

 углепластик ФУТ-Б 

    

 сталь 20Х13 

 84 1.15 1,74

 

0,017–0,023


 

 

Выводы о работоспособности углепластика марки ФУТ-Б при эксплуатации в перегретой воде были подтверждены также при испытаниях подшипников на ОАО «Пролетарский завод» на насосе марки ПКБТ-230 Р2Э (питательный конденсатный бустерный турбонасос). Таким образом, специалистами ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» отработана технология и налажен выпуск втулок с  использованием углепластиков ФУТ и ФУТ-Б для подшипников скольжения насосов, обладающих значительным (в 2–10 раз) преимуществом перед другими испытанными материалами, применяемыми в настоящее время в подшипниковых парах.

 

Применение материалов марок ФУТ и ФУТ-Б в подшипниках с температурой смазки жидкостью до 60ºС возможно без изменения существующих конструкций подшипников. Подшипник скольжения в виде обратной пары при работе в перегретой воде необходимо изготавливать в двухслойном исполнении (углепластик–сталь).


Разработанные углепластики обеспечивают надежную эксплуатацию подшипников при температуре смазывающей жидкости 60–125ºС для серийных (ПКБТ-230 Р, КПТН-2 Р и других) и перспективных насосных агрегатов СЭУ, ТЭС и АЭС.

 

V.E. BAKHAREVA, A.V. ANISIMOV, I.V. LISHEVICH.

Experts from the Scientific Research Institute «Prometheus» (St. Petersburg) have performed a unique work to improve the reliability of power plants.



 

Другие новости по теме:


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.


АКТУАЛЬНО


Календарь событий:

«    Февраль 2019    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
 

Архив новостей:

Февраль 2019 (2)
Январь 2019 (4)
Декабрь 2018 (6)
Ноябрь 2018 (4)
Октябрь 2018 (4)
Сентябрь 2018 (3)