Ổ chặn thủy động lực học trong tuabin hơi (Hydrodynamic thrust bearing)

Trong mỗi giây đang diễn ra hàng ngày tất cả các máy móc trên khắp thế giới đang hoạt động để cung cấp các sản phẩm phục vụ nhu cầu của chúng ta. Những máy này đang được đỡ tốt bởi những ổ bạc đỡ.


GIỚI THIỆU

Bạc có tác dụng đỡ trục quay có thể phân ra thành 4 loại cơ bản:

-         Bạc lăn (rolling contact) – tải được đỡ trên các bi cầu và bi đũa.

-         Thủy tĩnh (hydrostatic) – tải được đỡ bởi lưu chất cao áp.

-         Thủy động (hydrodynamic) – tải được đỡ bởi màng dầu bôi trơn.

-         Từ tính – tải được đỡ bởi từ trường.

LỊCH SỬ

Trong những năm cuối thập kỷ 1880, có nhiều cuộc thử nghiệm về cách bôi trơn cho bề mặt bạc. Ý tưởng về việc “nổi” (floating) tải trên một màng dầu được nhóm thử nghiệm của Beauchamp Tower và công trình lý thuyết của Osborne Reynolds.

Ổ BẠC CHẶN CÓ TRỤ XOAY TỰ LỰA (pivoted shoe thrust bearings)

Hình 1: Ổ bạc chặn thuỷ động học có trụ xoay tự lựa

ỨNG DỤNG ĐẦU TIÊN

Năm 1912, Albert Kingsbury ký hợp đồng với công ty Pennsylvania Water and Power để ứng dụng thiết kế của ông vào nhà máy thủy điện ở Holtwood. Việc sử dụng bạc lăn đòi hỏi thời gian ngừng máy lớn hơn (nhiều lần trong năm) cho việc kiểm tra, sửa chữa và thay mới. Loại ổ bạc chặn thủy động lưng bạc có trụ tự lựa được lắp đặt cho tổ máy số 5 vào ngày 22 tháng 6 năm 1912. Khi khởi động tổ máy ở 12.000 KW, bạc bị phá hủy. Khi phân tích các nguyên nhân hư hỏng, tập trung vào vấn đề dung sai và được khắc phục theo yều cầu để đưa máy vào hoạt động. Sau khi sửa chữa đĩa chặn hợp lý và lắp đặt bạc, máy đã chạy liên tục ở điều kiện tốt. Như là sự đền đáp xứng đáng cho người thiết kế ra nó, một ổ bạc đã chạy 75 năm với sự mài mòn không đáng kể ở tải 220 tấn, được thiết kế bởi ASME vào 27 tháng 6 năm 1987, đây được xem là cột mốc lịch sử của kỹ thuật cơ khí thế giới.

NHỮNG ỨNG DỤNG TIÊU BIỂU

Lịch sử phát triển đã chứng minh loại bạc thủy động có trụ xoay tự lựa mang lại lợi ích lớn. Bạc càng nhỏ hơn, rẻ hơn, yêu cầu bảo trì ít, tuổi thọ kéo dài hơn và hiệu quả hơn. Màng dầu cũng tạo ra nhiều lợi ích trong khả năng hấp thụ shock và cho phép giảm các chấn động như một thông số thiết kế để kiểm soát rung động. Với những lợi ích to lớn đó cho phép thiết kế để sử dụng rộng rãi cho nhiều ứng dụng khác nhau. Quả thực, với phát minh này đã tạo ra khả năng phát triển các máy và tàu thủy công nghệ cao như ngày hôm nay.

CÁC ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

Nhà máy thủy điện                             Tuabin thủy lực

Tua bin hơi                                         Tuabin khí

Bơm hút bùn                                       Bơm nước nồi hơi

Quạt tốc độ cao                                 Máy nén ly tâm

Mô tơ điện                                         Bơm giếng sâu

Bơm dầu                                             Bơm nước làm mát

Thiết bị tinh chế bột giấy                  Máy tua bin nén khí

Thiết bị gia nhiệt không khí              Máy nghiền đá

Máy ép đùn

CÁC ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH TÀU BIỂN

Ngõng trục chân vịt tàu                     Trục chân vịt tàu

Cụm tuabin phát điện                                    Hộp giảm tốc chính

Ly hợp                                                Bơm các loại

Quạt                                                    Máy phụ trợ

Tác dụng của ổ chặn:

-    Để đặt rotor đúng vị trí theo hướng dọc trục so với thân máy
-    Hấp thụ lực dọc trục khi tuốc bin làm việc.

Do chênh áp hơi giữa hơi cao áp phía cửa hơi vào tuốc bin (inlet) và phía áp suất thấp (đối với kiểu Extraction Turbines có đường triết áp thấp hoặc áp trung đi sử dụng) hoặc áp suất âm ở phía cửa xả (exhaust)xuống bồn ngưng tụ hơi (đối với kiểu tuốc bin condensing turbine), nên sinh ra lực dọc trục luôn có xu hướng đẩy rotor về phía exhaust.

Khi thiết kế, người ta thiết kế bộ phậntrống cân bằng để khử lực di dọc trục này, nhưng không phải khử hoàn toàn mà luôn có một lực di dọc về phía exhaust nhằm duy trì rotor ở một hướng nhất định. Giả sử nếu ta triệt tiêu hết lực này thì sẽ dẫn đến mất ổn định của rotor, lúc thì chạy về phía này lúc chạy về phía kia, dẫn tới tình trạng rotor không làm việc ổn định. Vì vậy luôn cần duy trì một lực di dọc tiêu chuẩn.

Xem video:
 LEG Technology Audio/Video Presentation
CH Bearing Product Video
JHJ Product Video

Thanh Sơn

Related Posts by Categories