RU2550212C2

RU2550212C2 - Support of fast-rotating rotor

Info

Publication number: RU2550212C2
Application number: RU2013121104/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Васильевич Дёмин; Григорий Максимович Марченко
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Уральский турбинный завод"
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2015-05-10
Also published as: RU2013121104A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, mainly to turbine engineering, and is designed for the use as a support of a fast-rotating rotor of a gas turbine made as two separate fins mounted in a casing with a cover and welded to it by an erection joint perpendicular to the axis of the boring made in the fins in advance flush with the horizontal casing joint and connected to the upper fin by it; the upper fin is connected to the cover by a fastener and a spacer washer fit at the place. The support of the fast-rotating rotor produced in the above manner to perceive its dynamic imbalance is made by integrating the casing with the cover and the fins connected to the casing and the cover, thus providing for the required compliance of about 5 micron/t of the force of the fast-rotating rotor support.

EFFECT: invention decreases labour content and the time of the gas turbine retrofitting.

3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к турбиностроению, и предназначено для использования в качестве опоры быстровращающегося ротора газовой турбины.The invention relates to mechanical engineering, mainly to turbine engineering, and is intended for use as a support for a rapidly rotating rotor of a gas turbine.

Известна опора: корпус с крышкой газотурбинного агрегата газовой турбины ГТН-6 мощностью N=6000 кВт и частотой вращения ротора силовой турбины n=6000 об/мин для привода центробежного нагнетателя природного газа производства Турбомоторного завода (газотурбинная установка мощностью 6300 кВт с нагнетателем для транспорта газа типа ГТН-6. Описание ТМ-503099 ТО, УТМЗ, Свердловск, 1980 г., стр. 2, 109, 110), состоящая из корпуса и крышки (см. чертеж Б-721482СБ. Корпус заднего подшипника, УТМЗ, Свердловск, 1980 г.), соединенных по горизонтальному разъему крепежом, в цилиндрическую расточку которых установлен опорно-упорный подшипник, представляющий собой кольцо с горизонтальным разъемом, соединенное крепежом, а по внутренней поверхности залито баббитом. Необходимая податливость достигнута тем, что поперечная ось опорного подшипника совмещена с вертикальной стенкой корпуса.Known support: a casing with a cover of a gas turbine unit of a GTN-6 gas turbine with a power of N = 6000 kW and a rotor speed of a power turbine of n = 6000 rpm to drive a centrifugal natural gas supercharger manufactured by the Turbomotor plant (6300 kW gas turbine unit with a supercharger for gas transport type ГТН-6. Description ТМ-503099 ТО, УТМЗ, Sverdlovsk, 1980, pages 2, 109, 110), consisting of a housing and a cover (see drawing B-721482СБ. Rear bearing housing, UTMZ, Sverdlovsk, 1980 d.), connected by a horizontal connector with fasteners, into a cylinder ical bore which is mounted a thrust bearing support-representing a ring with a horizontal connector coupled binding material, and is filled along the inner surface of babbitt. The necessary compliance is achieved in that the transverse axis of the support bearing is aligned with the vertical wall of the housing.

Корпус с крышкой состоит из корпуса подшипника, представляющего собой четырехстенный короб с нижним и верхним фланцем, к которому крепится крышка в виде аналогичного с корпусом подшипника закрытого короба с фланцем по горизонтальному разъему, совпадающему с осью вращения ротора газовой турбины, и имеет в месте передней вертикальной стенки цилиндрическую расточку (аналог).A housing with a cover consists of a bearing housing, which is a four-walled box with a lower and upper flange, to which a cover is attached in the form of a closed box similar to the bearing housing with a flange in a horizontal connector that coincides with the axis of rotation of the gas turbine rotor, and has a front vertical wall cylindrical bore (analogue).

Для использования этого корпуса с крышкой в газовой турбине мощностью N=6000 кВт и частотой вращения ротора n=10000 об/мин для привода центробежного компрессора (нагнетателя) природного газа в скважинах с низким пластовым давлением используется усовершенствованный корпус заднего подшипника требуемой податливости. При этом в имеющуюся цилиндрическую расточку корпуса с крышкой установлена цилиндрическая гильза, содержащая упорно-опорный подшипник, состоящий из двух упорных (рабочего и установочного) и опорного подшипника, причем поперечная ось опорного подшипника смещена внутрь корпуса с крышкой, тем самым имеет место консольное опирание ротора относительно опоры, не обеспечивающее требуемой податливости порядка 5 мк/тонну усилия для нормальной работы ротора, что является недостатком такой конструкции (прототип).To use this housing with a cover in a gas turbine with a power of N = 6000 kW and a rotor speed of n = 10000 rpm to drive a centrifugal compressor (blower) of natural gas in wells with low reservoir pressure, an improved rear bearing housing of the required flexibility is used. At the same time, a cylindrical sleeve is installed in the existing cylindrical bore of the housing with the cover, which contains a thrust bearing, consisting of two thrust bearings (working and mounting) and a thrust bearing, the transverse axis of the thrust bearing being displaced inside the housing with a cover, thereby cantilevering the rotor relative to the support, not providing the required compliance of the order of 5 microns / tonne of effort for the normal operation of the rotor, which is a disadvantage of this design (prototype).

Для опирания быстровращающегося ротора в имеющийся корпус с крышкой необходимо установить дополнительную опору, жестко соединенную с корпусом, уменьшающую общую податливость без их демонтажа, что и является задачей настоящего изобретения.To support the rapidly rotating rotor in an existing housing with a cover, it is necessary to install an additional support rigidly connected to the housing, which reduces the overall flexibility without dismantling, which is the object of the present invention.

Поставленная задача решается тем, что для достижения требуемой податливости опора быстровращающегося ротора, состоящая из корпуса подшипника, представляющего собой четырехстенный короб с нижним и верхним фланцем, к которому крепится крышка в виде аналогичного с корпусом подшипника закрытого короба с фланцем по горизонтальному разъему, совпадающему с осью вращения ротора газовой турбины, имеет в месте передней вертикальной стенки цилиндрическую расточку, в которую установлена цилиндрическая гильза с двумя упорными и опорным подшипником, причем поперечная ось опорного подшипника смещена внутрь корпуса подшипника с крышкой, и отличается тем, что для достижения податливости порядка 5 мк/тонну усилия она выполнена в виде двух отдельных ребер, установленных перпендикулярно оси расточки и приваренных монтажным швом к корпусу подшипника заподлицо с его горизонтальным разъемом и соединенных по нему с верхним ребром; при этом в месте прохода цилиндрической гильзы в ребрах выполнено точное цилиндрическое отверстие, обеспечивающее монтажный натяг по наружной поверхности цилиндрической гильзы, а поперечная ось опорного подшипника проходит примерно посередине толщины ребер, а верхнее ребро соединено с крышкой посредством крепежа и подогнанной по месту дистанционной шайбы.The problem is solved in that in order to achieve the required flexibility, the support of the rapidly rotating rotor, consisting of a bearing housing, which is a four-walled box with lower and upper flange, to which a cover is fastened in the form of a closed box similar to the bearing housing with a flange along the horizontal connector, coinciding with the axis of rotation of a gas turbine rotor, has a cylindrical bore in place of the front vertical wall, into which a cylindrical sleeve with two thrust and thrust bearings is installed com, and the transverse axis of the thrust bearing is offset inside the bearing housing with a cover, and is characterized in that in order to achieve compliance of the order of 5 microns / tonne of force, it is made in the form of two separate ribs mounted perpendicular to the axis of the bore and welded with a mounting seam flush with the bearing housing horizontal connector and connected along it with the upper rib; at the same time, in the place of passage of the cylindrical sleeve in the ribs, an exact cylindrical hole is made, which provides mounting interference on the outer surface of the cylindrical sleeve, and the transverse axis of the thrust bearing extends approximately in the middle of the thickness of the ribs, and the upper rib is connected to the cover by means of fasteners and a distance washer fitted in place.

Вид в плане опоры быстровращающегося ротора представлен на фиг. 1; на фиг. 2 - сечение А-А; на фиг. 3 - сечение Б-Б.A plan view of the support of the rapidly rotating rotor is shown in FIG. one; in FIG. 2 - section aa; in FIG. 3 - section BB.

Опора быстровращающегося ротора состоит из имеющихся: корпуса подшипника 1 с крышкой 2 (фиг. 1, 2), цилиндрической гильзы 3 (фиг. 1), установленной в расточку корпуса подшипника 1 с крышкой 2, содержащей упорно-опорный подшипник, состоящий из двух упорных: рабочего 4 и установочного 5 подшипников и опорного (сегментного) подшипника 6 (фиг. 1). В корпусе подшипника 1 установлены перпендикулярно оси расточки ребро 7 и ребро 8 (фиг. 3), которые приварены монтажным швом заподлицо с его горизонтальным разъемом.The support of the rapidly rotating rotor consists of the available: bearing housing 1 with a cover 2 (Fig. 1, 2), a cylindrical sleeve 3 (Fig. 1) installed in the bore of the bearing housing 1 with a cover 2 containing a thrust bearing, consisting of two thrust bearings : working 4 and mounting 5 bearings and thrust (segment) bearing 6 (Fig. 1). In the bearing housing 1, a rib 7 and a rib 8 (Fig. 3) are installed perpendicular to the axis of the bore, which are welded by a mounting seam flush with its horizontal connector.

Внутри крышки 2 установлено верхнее ребро 9 (фиг. 3), соединенное с ребрами 7 и 8 крепежом, причем поперечная ось, проходящая через середину опорного подшипника 6 в точке В, находится примерно на середине толщины ребер 7, 8, 9.Inside the cover 2, an upper rib 9 is installed (Fig. 3), connected to the ribs 7 and 8 by the fastener, and the transverse axis passing through the middle of the support bearing 6 at point B is approximately in the middle of the thickness of the ribs 7, 8, 9.

В крышке 2 в плоскости нахождения точки В (фиг. 2) выполнено отверстие, а в ребре 9 соответственно ему - резьбовое отверстие, в котором установлен болт 10. Между крышкой 2 и ребром 9 установлена подогнанная по месту дистанционная шайба 11. В ребрах 7 и 9 выполнено точное цилиндрическое отверстие, обеспечивающее монтажный натяг по наружной поверхности цилиндрической гильзы 3.A hole is made in the cover 2 in the plane of location of point B (Fig. 2), and in the rib 9 there is a threaded hole, in which a bolt 10 is installed. Between the cover 2 and the edge 9 a distance washer 11 is fitted in place. In the ribs 7 and 9, an exact cylindrical hole is made, providing an assembly interference fit on the outer surface of the cylindrical sleeve 3.

Опора, выполненная путем соединения в единое целое имеющихся корпуса подшипника 1 и крышки 2, цилиндрической гильзы 3, ребер 7, 8, 9, соединенных с корпусом подшипника 1 и крышкой 2, обеспечивают податливость порядка 5 мк/тонну усилия опоры быстровращающегося ротора для восприятия его динамической неуравновешенности.The support, made by combining the existing bearing housing 1 and cover 2, cylindrical sleeve 3, ribs 7, 8, 9 connected to the bearing housing 1 and cover 2, provides flexibility of about 5 microns per tonne of the support force of the rapidly rotating rotor to absorb it dynamic imbalance.

Податливость порядка 5 мк/тонну усилия опоры быстровращающегося ротора усовершенствованной газовой турбины (мощностью N=6000 кВт, n=10000 об/мин) достигнута путем приварки двух вертикальных ребер 7, 8 внутри имеющегося корпуса подшипника 1, соединенных с верхним ребром 9, соединенного, в свою очередь, с имеющейся крышкой 2 через дистанционную шайбу 11, что позволило использовать имеющуюся податливость корпуса подшипника 1 с крышкой 2, существенно уменьшив ее посредством дополнительных ребер, что исключает изготовление и монтаж новых корпуса подшипника и крышки, тем самым уменьшает трудоемкость и стоимость переоборудования газовой турбины - технический результат.Compliance of the order of 5 microns per tonne of the support force of the rapidly rotating rotor of an advanced gas turbine (power N = 6000 kW, n = 10,000 rpm) was achieved by welding two vertical ribs 7, 8 inside the existing bearing housing 1 connected to the upper rib 9 connected in turn, with the existing cover 2 through the spacer washer 11, which made it possible to use the existing flexibility of the bearing housing 1 with the cover 2, substantially reducing it by means of additional ribs, which excludes the manufacture and installation of new bearings nickname and covers, thereby reducing the complexity and cost of re-equipping a gas turbine - technical result.

Claims

The support of a rapidly rotating rotor, consisting of a bearing housing, which is a four-wall box with a lower and upper flange, to which a cover is fastened in the form of a closed box similar to the bearing housing with a flange in a horizontal connector that coincides with the axis of rotation of the gas turbine rotor, has a front vertical a cylindrical bore in which a cylindrical sleeve with two thrust and thrust bearings is installed, the transverse axis of the thrust bearing being displaced inside the bearing housing nickname with a cover and differs in that in order to achieve compliance of the order of 5 microns / tonne of force, it is made in the form of two separate ribs installed perpendicular to the axis of the bore and welded with an assembly seam to the bearing housing flush with its horizontal connector and connected to it with the upper rib; at the same time, in the place of passage of the cylindrical sleeve in the ribs, an exact cylindrical hole is made, which provides mounting interference on the outer surface of the cylindrical sleeve, and the transverse axis of the thrust bearing extends approximately in the middle of the thickness of the ribs, and the upper rib is connected to the cover by means of fasteners and a distance washer fitted in place.