KR20050008890A - Method for Calculation Oil Film Characteristic of Guide Bearing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수력(양수) 발전소에서 사용되는 패드형 가이드 베어링(Guide Bearing)의 유막 특성을 계산하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 윤활유에 의해 패드형 가이드 베어링의 패드에 형성되는 유막의 특성을 계산하는 겅우에 신속히 효율적으로 계산하도록 한 것이다.The present invention relates to a method for calculating the oil film properties of a pad-type guide bearing used in a hydraulic (positive pump) power plant. More specifically, the oil film formed on the pad of the pad-type guide bearing by lubricating oil is described. In this case, the calculation is done quickly and efficiently.
일반적으로 수력(양수) 발전소에서 사용되는 양수 터빈의 설계 검증을 수행하는 경우에 패드형 가이드 베어링(Guide Bearing)의 유막 특성을 계산할 필요가 있다.In general, it is necessary to calculate the oil film properties of a pad-type guide bearing when performing design verification of a pump for a turbine used in a hydropower plant.
그런데, 종래에는 패드형 가이드 베어링의 유막 특성을 계산하는 경우에 수작업으로 계산하였기 때문에 그 계산 결과를 얻기까지 많은 시간이 소요되고. 계산 결과의 신뢰성이 결여되어 여러 번 반복하여 계산해야 되어 계산 작업의 효율성이 저하되는 문제점이 있다.By the way, in the conventional case, since the oil film properties of the pad-type guide bearings were manually calculated, it takes a long time to obtain the calculation results. There is a problem that the efficiency of the calculation operation is deteriorated because the calculation result lacks the reliability and needs to be calculated repeatedly.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 패드형 가이드 베어링의 유막 특성을 계산하는 겅우에 해당 가이드 베어링의 유막 특성을 계산하기 위한 과정을 프로그램화하여 해당 프로그램에의하여 자동적으로 계산하는 패드형 가이드 베어링의 유막 특성 계산 방법을 제공함에 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, the object of which is to program the process for calculating the film properties of the guide bearing to calculate the film properties of the pad-type guide bearing The present invention provides a method for calculating oil film properties of a pad-type guide bearing which is automatically calculated by a program.
도1은 본 발명에서 패드형 가이드 베어링의 유막 특성을 계산함에 사용되는 계산 시스템의 구성도.1 is a block diagram of a calculation system used to calculate the oil film properties of a pad-type guide bearing in the present invention.
도2는 본 발명에 따른 패드형 가이드 베어링의 유막 특성 계산 방법을 나타낸 도면2 is a view showing a method for calculating oil film properties of a pad-type guide bearing according to the present invention;
도3은 본 발명에서 산출된 편심없이 운전되는 베어링 특성 대한 그래프의 출력을 예시한 도.Figure 3 illustrates the output of a graph of bearing characteristics operated without eccentricity calculated in the present invention.
도4는 본 발명에서 산출된 최대 부하 패드의 특성에 대한 그래프의 출력을 예시한 도.4 illustrates the output of a graph of the characteristics of the maximum load pad calculated in the present invention.
도5는 본 발명에서 산출된 최대 부하 패드의 편심량에 대한 그래프의 출력을 예시한 도.Fig. 5 illustrates the output of a graph of the eccentricity of the maximum load pad calculated in the present invention.
도6은 본 발명에서 산출된 윤활유 점성 특성에 대한 그래프의 출력을 예시한 도.Figure 6 illustrates the output of the graph for the lubricant viscosity characteristics calculated in the present invention.
도7은 본 발명에서 산출된 운전온도에서의 베어링 특성에 대한 그래프의 출력을 예시한 도.Figure 7 illustrates the output of a graph of bearing characteristics at operating temperature calculated in the present invention.
이상과 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 특징은, 패드형 가이드 베어링의 형상에 관한 데이터를 입력하는 과정과; 상기 패드형 가이드 베어링의 패드 형상에 관한 데이터를 입력하는 과정과; 상기 패드에 유막을 형성하는 윤활유의 종류를 선택하는 과정과; 상기 입력된 데이터를 프로그램되어 있는 계산식에 대입하여 최소유막두께, 유막온도, 베어링 발열량(소산 에너지) 및 베어링 지지부 위치를 계산하는 과정과; 상기 계산 결과에 의거하여 베어링의 편심 유무에 따른 운전특성, 최대하중 패드의 운전특성, 윤활유 점성특성 및 운전온도에서의 베어링 특성을 산출하는 과정과; 상기 산출 결과를 사용자가 확인할 수 있도록 표의 형태와 그래프의 형태로 출력하는 과정을 포함하는데 있다.Features of the present invention for solving the above problems, the process of inputting data on the shape of the pad-shaped guide bearing; Inputting data relating to a pad shape of the pad-type guide bearing; Selecting a type of lubricant for forming an oil film on the pad; Calculating the minimum oil film thickness, oil film temperature, bearing calorific value (dissipation energy) and bearing support position by substituting the input data into a programmed formula; Calculating operating characteristics according to the eccentricity of the bearing, operating characteristics of the maximum load pad, lubricating oil viscosity, and bearing characteristics at operating temperature based on the calculation result; It includes the process of outputting in the form of a table and a graph so that the user can confirm the calculation result.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서는 수력터빈에 구비되는 패드형 가이드 베어링의 유막 특성을 지배하는 방정식을 유도하여 해당 유도된 방정식에 의거하여 유막 특성을 계산하기 위한 과정을 프로그램화 하였다.In the present invention, a process for calculating the film properties based on the derived equations is derived by deriving an equation governing the film properties of the pad-type guide bearing provided in the hydraulic turbine.
즉, 유막 특성을 지배하는 방정식을 유도함에 있어서, 유막 특성 해석 모델을 정의하고, 패드면 압력분포 계산을 위한 방정식을 유도하고, 패드에 작용하는 하중을 계산하기 위한 방정식을 유도하고, 패드의 동력 손실을 계산하기 위한 방정식을 유도하고, 각 패드 유입 유량을 계산하기 위한 계산 방정식을 유도하고, 측면의 손실 유량을 계산하기 위한 계산 방정식을 유도하고, 유막의 온도 상승량을 계산하기 위한 방정식을 유도하고, 압력 중심점의 위치 계산 방정식을 유도하고, 운전중 각 패드 틈새를 계산하기 위한 방정식을 유도하고, 패드 틈새와 유막두께 관계를 고찰하기 위한 방정식을 유도한다. 그리고, 해당 유도된 방정식에 의거하여 유막 특성을 계산하기 위한 과정을 프로그램화 하되, 최소 유막 두께 계산, 유막 온도 계산, 베어링 발열량(소산 에너지) 계산, 베어링 지지부 위치 계산 등의 계산 처리를 위한 과정을 프로그램화 한다.That is, in deriving the equations governing the film properties, the oil film property analysis model is defined, the equations for calculating the pad surface pressure distribution are derived, the equations for calculating the load on the pads are derived, and the pad power Derive an equation for calculating the loss, derive a calculation equation for calculating the inflow of each pad, derive a calculation equation for calculating the loss flow of the side, derive an equation for calculating the temperature rise of the oil film, The equations for calculating the position of the pressure center point are derived, the equations for calculating the pad gaps during operation, and the equations for the relationship between the pad gaps and the film thickness are derived. And program the process for calculating the oil film characteristics based on the derived equation, but the process for the calculation process such as the minimum film thickness calculation, oil film temperature calculation, bearing calorific value (dissipation energy) calculation, bearing support position calculation Program it.
본 발명에서 패드형 가이드 베어링의 유막 특성을 계산하는 경우에 도1에 도시된 바와 같이 구성되어 있는 계산 시스템을 사용한다. 본 발명에 의한 계산 시스템은 프로세서부(10), 모니터부(11), 입력부(12), 데이터 베이스부(13) 및 통신부(14)를 구비하여 이루어 진다. 입력부(12)는 패드형 가이드 베어링의 유막 특성을 계산하기 위한 제반 정보와 명령을 프로세서부(10)에 입력하는 기능을 수행한다. 데이터 베이스부(13)는 패드형 가이드 베어링의 유막 특성을 계산하기 위한 제반 프로그램과 데이터를 저장하고, 해당 프로그램과 데이터를 프로세서부(10)에 제공하여 준다. 또한, 프로세서부(10)는 데이터 베이스부(13)에 저장되어 있는 프로그램을 실행함으로써 패드형 가이드 베어링의 유막 특성을 계산하기 위한 처리를 수행하되 입력부(12)를 통해 입력되는 사용자의 명령에 따라 계산을 위한 제반 처리 동작을 수행하고, 처리 동작을 수행함에 의해 생성되는 데이터를 데이터 베이스부(13)에 저장한다. 그리고, 모니터부(11)는 프로세서부(10)에서 이루어지는 제반 계산 상황을 시각적으로 확인할 수 있도록 표시하고, 통신부(14)는 프로세서부(10)의 제어에 따라 처리 데이터를 통신 선로를 통해 다른 시스템에 전송하는 기능을 수행한다.In the present invention, when calculating the oil film properties of the pad-type guide bearing, a calculation system configured as shown in Fig. 1 is used. The calculation system according to the present invention comprises a processor unit 10, a monitor unit 11, an input unit 12, a database unit 13, and a communication unit 14. The input unit 12 performs a function of inputting general information and a command for calculating the oil film characteristic of the pad-type guide bearing to the processor unit 10. The database unit 13 stores various programs and data for calculating oil film characteristics of the pad-type guide bearing, and provides the program and data to the processor unit 10. In addition, the processor unit 10 performs a process for calculating the oil film characteristic of the pad-type guide bearing by executing a program stored in the database unit 13, but according to a user's command input through the input unit 12. The general processing operation for calculation is performed, and data generated by performing the processing operation is stored in the database unit 13. In addition, the monitor unit 11 displays the calculations performed by the processor unit 10 visually, and the communication unit 14 transmits the processing data to another system through a communication line under the control of the processor unit 10. Perform the function of sending to.
본 발명에서는 상술한 프로그램에 의거하여 패드형 가이드 베어링의 유막 특성을 계산하는 경우에 도2에 도시된 바와 같이 수행한다.In the present invention, when calculating the oil film properties of the pad-type guide bearing based on the above-described program is performed as shown in FIG.
먼저, 사용자가 계산 시스템의 프로세서부(10)에서 프로그램을 구동시킨 후에, 패드형 가이드 베어링의 데이터를 입력하되, 베어링 직경, 반경방향 틈새, 자기회전속도, 패드수량, 회전 방향수, 베어링 하중, 소산 에너지 증가량 및 탱크 온도 등의 패드형 가이드 베어링 형상 데이터를 입력한다(스텝 S11).First, after the user runs the program in the processor unit 10 of the calculation system, the data of the pad-shaped guide bearing is input, bearing diameter, radial clearance, magnetic rotational speed, number of pads, direction of rotation, bearing load, Pad-shaped guide bearing shape data, such as the amount of dissipation energy increase and tank temperature, is input (step S11).
그리고, 패드형 가이드 베어링에 구비되는 패드의 데이터를 입력하되, 패드 길이, 패드 폭, 패드 사이 간격, 패드 중심각 및 오일출구로부터의 베어링 중심위치 등의 패드 형상 데이터를 입력한다(스텝 S12).Then, while pad data provided in the pad-type guide bearing is input, pad shape data such as pad length, pad width, pad spacing, pad center angle and bearing center position from the oil outlet are input (step S12).
그리고, 윤활유 종류를 선택하는데(스텝 S13), 해당 윤활유 종류에 따른 번호를 입력함으로써 윤활유 종류가 선택된다. 그후에, 해당 입력된 정보를 프로그램되어 있는 계산식에 대입하여 최소 유막두께, 유막온도, 베어링 발열량(소산 에너지) 및 베어링 지지부 위치를 계산하고, 해당 계산 결과에 의거하여 편심 유무에 따른 운전특성, 최대하중 패드의 운전특성, 윤활유 점성특성 및 운전온도에서의 베어링 특성을 산출하고(스텝 S14), 해당 산출 결과를 사용자가 확인할 수 있도록 출력하여 표시한다(스텝 S15).Then, in selecting the lubricant type (step S13), the lubricant type is selected by inputting a number corresponding to the lubricant type. Subsequently, the inputted information is substituted into the programmed calculation formula to calculate the minimum film thickness, film temperature, bearing calorific value (dissipation energy), and bearing support position. The operation characteristics of the pad, the lubricating oil viscosity characteristics, and the bearing characteristics at the operating temperature are calculated (step S14), and the calculated results are output and displayed for the user to confirm (step S15).
이와 같이, 산출 결과를 출력하여 표시하는 경우, 해당 산출 결과를 표의형태와 그래프의 형태로 출력하는데, 편심없이 운전되는 베어링 특성을 그래프 형태로 출력하는 경우에는 도3에 도시된 바와 같이 정리하여 출력하며, 최대 부하 패드의 특성을 그래프 형태로 출력하는 경우에는 도4에 도시된 바와 같이 정리하여 출력하고, 최대 부하 패드의 편심량을 그래프 형태로 출력하는 경우에는 도5에 도시된 바와 같이 정리하여 출력하고, 윤활유 점성 특성을 그래프 형태로 출력하는 경우에는 도6에 도시된 바와 같이 정리하여 출력하며, 운전온도에서의 베어링 특성을 그래프 형태로 출력하는 경우에는 도7에 도시된 바와 같이 정리하여 출력한다. 따라서, 설계자는 패드형 가이드 베어링의 유막 특성을 용이하게 분석할 수 있게 된다.As described above, in the case of outputting and displaying the calculation result, the calculation result is output in the form of a table and a graph. In the case of outputting the bearing characteristics operated without eccentricity in the form of a graph, the output is collectively output as shown in FIG. In the case of outputting the characteristics of the maximum load pad in a graph form, the output is collectively output as shown in FIG. 4, and in the case of outputting the eccentricity of the maximum load pad in the form of graph, the output is collectively output as shown in FIG. In the case of outputting the lubricating oil viscosity characteristic in the form of a graph, the result is collectively output as shown in FIG. 6, and in the case of outputting the bearing characteristics at the operating temperature in the form of a graph, the output is collectively output as shown in FIG. . Therefore, the designer can easily analyze the oil film characteristics of the pad-type guide bearing.
본 발명은 양수 발전소에서 사용되는 패드형 가이드 베어링에 대한 유막 특성을 계산하는 경우에 해당 계산 과정을 프로그램화하여 반복적으로 자동 계산할 수 있으므로, 패드형 가이드 베어링의 유막 특성을 신속하게 정확히 계산할 수 있어서 작업 효율성을 향상시키게 되며, 패드형 가이드 베어링에 대한 독자적인 해석 및 설계가 가능하게 된다.In the present invention, when calculating the film properties of the pad-type guide bearings used in the pumped power station can be automatically calculated repeatedly by programming the calculation process, it is possible to quickly and accurately calculate the film properties of the pad-type guide bearings work This improves efficiency and enables independent interpretation and design of padded guide bearings.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN116415462A (en) * | 2023-04-14 | 2023-07-11 | 哈尔滨工程大学 | Double-layer oil film lubrication analysis method and system based on floating bushing |
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2003
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