DE3527945A1

DE3527945A1 - Lagerung von rotierenden maschinen

Info

Publication number: DE3527945A1
Application number: DE19853527945
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Novacek
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1985-08-03
Filing date: 1985-08-03
Publication date: 1987-02-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerung von rotierenden Ma schinen gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für die Lagerung von Turbogruppen kommen vornehmlich oel geschmierte Gleitlager zum Einsatz. Hinsichtlich statischer Gewichtsbelastung können diese Lager Werte bis zu 40 kp/cm² erreichen. In solchen Fällen spricht man von hochbelaste ten Lagern. Vorzug einer Hochbelastung ist die Stabili tätsstärke solcher Lager. Massnahmen gegen eine Stabili tätsgefährdung drängen sich hier höchst selten auf, und wenn einmal Vorkehrungen dagegen getroffen werden müssen, so sind die Abhilfen einfacher Art.

Demgegenüber hat man bei niedrig belasteten Lagern ständig gegen die Stabilitätsgefährdung zu kämpfen. Nicht selten sind Lager im Einsatz, bei denen die statische Gewichts belastung bis zu 3 kp/cm² oder sogar weniger beträgt. Eine relativ oft angewendete Methode gegen die Stabilitäts gefährdung sieht hier einfach vor, die statische Gewichts belastung künstlich zu erhöhen, indem die auf die Welle einwirkende Biegebelastung verstärkt wird.

Dies wird beispielsweise dadurch erzielt, dass ein oder mehrere Lagergehäuse relativ zueinander radial verschoben werden. Insbesondere bei Turbogruppen kann diese Methode, wegen des relativ grossen Freiheitsgrades der Welle zwi schen den einzelnen Maschinen, oft angewandt werden.

Damit handelt man sich aber als Nachteil eine Biegewechsel belastung der Welle ein, wobei die radiale Verschiebung der Lagergehäuse naturgemäss nicht alle stabilitätsgefähr denden Ursachen erfassen kann.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Lagerung der eingangs genannten Art Vorkehrungen zu treffen, um auf einfache Art und Weise, anhand eines einheitlichen Mittels, von verschiedenen Ursachen her stammende Stabilitätsgefährdungen zu bekämpfen.

Die Ziele der Erfindung werden dadurch erreicht, dass die Lageranordnung mit einem oder mehreren Magnetlagern ergänzt wird.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, dass durch den Einsatz eines Magnetlagers alle stabilitätsgefährdeten Lager verlustleistungsarm zu stabilen Lagern korrigiert werden. Die Bandbreite der erfassbaren Lager ist dabei sehr gross, kann ein Magnetlager doch bis z.B. 8 kp/cm² Gewichtsbelastung bringen. Ebenso ist die Bandbreite der erfassbaren Ursachen, die eine Stabili tätsgefährdung des Lagers oder eine andere Laufruhever schlechterung der Welle verursachen, sehr gross: Magnet lager können beispielsweise Regelradkräfte statischer oder wechselnder Richtung kompensieren; umlaufende Unwucht kräfte und stationäre oder instationäre Axialschübe können ebenfalls durch den Einsatz eines Magnetlagers kompensiert werden.

Darüber hinaus kann durch den Einsatz eines Magnetlagers auf eine grössere Dimensionierung des Lagers, die vorgesehen wird, um Umlaufkräfte oder statische Dampfkräfte in ir gendeiner Richtung abzufangen, verzichtet werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Turbogruppe und

Fig. 2 eine Anordnung des Magnetlagers.

Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. In den verschie denen Figuren sind gleiche Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Turbogruppe, wie sie bei Dampfbetrieb üblicherweise aufgebaut ist. Maschinenmässig besteht die Turbogruppe aus einer Hochdruckturbine 10, einer Mittel druckturbine 11, einer Niederdruckturbine 12 und einem Generator 13. Die einzelnen Teilturbinen 10, 11, 12 und der Generator 13 sind untereinander durch Flanschkupplungen 8 zusammengekoppelt. Die Kupplungswelle 9 bildet üblicher weise die Fortsetzung des Rotors der jeweiligen Maschine. Die Turbogruppe ist auf mehreren ölgeschmierten Gleit lagern 1, 2, 3, 4 gelagert. Vorzugsweise werden zwischen zwei Teilturbinen ein oder zwei Lager vorgesehen: Dar gestellt ist eine Ausführung mit nur einem Lager zwischen den Teilturbinen. Im Bereich jener Lager, die aus ver schiedenen Ursachen stabilitäts- oder belastungsgefährdet sind, wird jeweils ein Magnetlager 5, 6, 7 usw. vorgesehen, das der dort auftretenden Störung entgegenwirkt, so dass das ölgeschmierte Gleitlager 1, 2, 3 usw. in der gewünsch ten Art beeinflusst wird. Das Verhältnis von Breite/Durch messer des Magnetlagers 5, 6, 7 kann demjenigen des Gleit lagers 1, 2, 3, 4 entsprechen. Um die Wirkung des Magnet lagers 5, 6, 7 zu verstärken, kann das Breite/Durchmesser- Verhältnis vergrössert werden. Um die Turbogruppe nicht unnötig zu verlängern, wird man indessen stets nur jene Magnetlagerbreite wählen, welche der stabilitätsgefährden den Kraft genügend entgegenzuwirken vermag. Geht man davon aus, dass mit Magnetlagern Gewichtsbelastungen bis z.B. 8 kp/cm² aufgefangen werden können, so lässt die Dimen sionierung der Magnetlager einen grossen Spielraum zu, dies um so mehr, als die echten stabilitätsgefährdeten Gleitlager niedrige Gewichtsbelastungen aufweisen, mit Werten, die unter den erzielbaren Gewichtsbelastungen marktgängiger Magnetlager liegen. Die korrigierende Be einflussung der Gleitlager einer Turbogruppe durch den Einsatz von Magnetlagern kann somit von Fall zu Fall opti mal aufgebaut werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere Variante, wie die Magnetlager in die Turbogruppe integriert werden können. Zur Darstel lung dieser Variante wurde die Lagerpartie zwischen Mittel druckturbine 11 und Niederdruckturbine 12 zugrundegelegt. Das Magnetlager 7 a wird nunmehr an der Kupplung 8 angeord net, wodurch der Platzbedarf in axialer Richtung (siehe hierzu Fig. 1) nicht beansprucht wird. Weil der Aussen durchmesser der Kupplung 8, die aus zwei mittels Schrauben 14 angezogenen Flanschen besteht, wesentlich grösser als der in der Nähe liegende Durchmesser der Kupplungswelle 9 ist, erhöht sich die Wirkung des dort eingebauten Magnet lagers 7 a wesentlich. Somit erhöht sich die Baulänge der Turbogruppe nicht, obschon die hier eingebauten Magnetlager eine grössere Wirkung zu entfalten vermögen.

Denkbar ist auch die Ausführung eines kombinierten Lagers mit einer unteren Lagerhälfte als Gleitlager und einer oberen Hälfte als Magnetlager. Eine solche Ausführung eignet sich insbesondere zur Beeinflussung von statischen Kräften.

Claims

1. Lagerung von rotierenden Maschinen, insbesondere von Turbogruppen, dadurch gekennzeichnet, dass die ölge schmierten Lager (1, 2, 3) durch ein oder mehrere Magnet lager (5, 6, 7, 7 a) ergänzt sind.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetlager (5, 6, 7) auf der Kupplungswelle (9), in Serie zu den Lagern (1, 2, 3) angeordnet sind.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetlager (7 a, ...) an den Kupplungen (8) ange ordnet sind.

4. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft der Magnetlager (5, 6, 7, 7 a) steuerbar ist.