RU2175411C2

RU2175411C2 - Method of checking turbopump set bearing for wear

Info

Publication number: RU2175411C2
Application number: RU99120327/06A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Гриценко; В.С. Анисимов; И.П. Косицын; М.В. Коротов; В.А. Полин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Самарский научно-технический комплекс им. Н.Д. Кузнецова"
Priority date: 1999-09-23
Filing date: 1999-09-23
Publication date: 2001-10-27

Abstract

FIELD: turbines and pumps. SUBSTANCE: method of diagnosing wear of bearing of turbopump set operating on pumped component is based on checking parameters of bearing hydraulic duct. In operation, ratio of pressure in bearing space to pressure in high-pressure space is checked with measurements of values of drop of pressure rations from initial switching on of set to moment of checking. EFFECT: improved accuracy of checking, facilitated automation of diagnosing process. 1 dwg

Description

Изобретение относится к турбонасосостроению и может найти применение в турбонасосных агрегатах для диагностики состояния подшипников в процессе эксплуатации. The invention relates to turbopump construction and may find application in turbopump assemblies for diagnosing the condition of bearings during operation.

Известен способ диагностики износа состояния подшипника турбонасосного агрегата по замеру вибрации корпуса агрегата (см. "Техническая диагностика", Трубы 1 Всесоюзного совещания по технической диагностике, "Наука", М., 1972, с. 69...73). A known method for diagnosing wear of the state of a bearing of a turbopump assembly by measuring the vibration of the assembly housing (see. "Technical Diagnostics", Tubes 1 of the All-Union Meeting on Technical Diagnostics, "Science", M., 1972, p. 69 ... 73).

Однако известный способ применим только на тихоходных машинах с малыми вибрациями окружающих агрегатов. Он же не применим на ЖРД, где из-за повышенных вибраций окружающих агрегатов (например, камеры сгорания) будет большое влияние их на вибрации корпуса турбонасосного агрегата, что дает ложную информацию о вибрациях самого агрегата. However, the known method is applicable only to slow-moving machines with small vibrations of the surrounding units. It is not applicable to liquid propellant rocket engines, where due to the increased vibrations of the surrounding units (for example, the combustion chamber), their influence on the vibrations of the housing of the turbopump unit will be large, which gives false information about the vibrations of the unit itself.

Известен способ диагностики износа подшипника турбонасосного агрегата, основанный на замере температуры подшипника во время работы (см. книгу Н.Н. Сиротин и Ю. М.Коровкин "Техническая диагностика авиационных газотурбинных двигателей", "Машиностроение", М., 1979, с. 197...199). A known method for diagnosing bearing wear of a turbopump unit, based on measuring the temperature of the bearing during operation (see the book NN Sirotin and Yu. M. Korovkin "Technical diagnostics of aircraft gas turbine engines", "Engineering", M., 1979, S. 197 ... 199).

Недостатком известного способа является низкая достоверность результатов диагностики и не пригодность для использования в агрегатах транспортирующих криогенные жидкости, которые одновременно используются для смазки и охлаждения подшипника. The disadvantage of this method is the low reliability of the diagnostic results and not suitable for use in units transporting cryogenic liquids, which are simultaneously used for lubrication and cooling of the bearing.

При интенсивной прокачке смазывающего и охлаждающего компонента (например, керосина) будет обеспечиваться интенсивный теплосъем с подшипника и даже при повышенном износе показания датчика температуры не будут отражать истинную картину износа, что снижает достоверность диагностики. During intensive pumping of the lubricating and cooling component (for example, kerosene), intense heat removal from the bearing will be provided, and even with increased wear, the temperature sensor will not reflect the true picture of wear, which reduces the reliability of the diagnosis.

В случае прокачки агрегатом криогенного компонента (жидкий кислород, жидкий азот), когда температура минусовая, известный способ диагностики вообще становится непригодным. In the case of an aggregate pumping a cryogenic component (liquid oxygen, liquid nitrogen), when the temperature is minus, the known diagnostic method generally becomes unsuitable.

Цель изобретения - повышение достоверности диагностики и облегчение автоматизации. The purpose of the invention is to increase the reliability of diagnosis and facilitate automation.

Эта цель достигается тем, что в турбонасосном агрегате для подшипника, работающего на перекачиваемом компоненте, обеспечивают контроль параметров гидравлического тракта подшипника и при эксплуатации контролируют отношение давления в полости подшипника к давлению в полости высокого давления с измерением величины падения отношения давлений от первого включения агрегата до момента диагностической проверки. This goal is achieved by the fact that in a turbopump assembly for a bearing running on a pumped component, they control the parameters of the hydraulic path of the bearing and, during operation, control the ratio of pressure in the bearing cavity to pressure in the high pressure cavity with measurement of the magnitude of the pressure ratio drop from the first switching on of the unit to the moment diagnostic check.

Способ поясняется чертежом. The method is illustrated in the drawing.

На валу 1 установлена крыльчатка 2 насоса, упорный подшипник 3 и диск 4 бустерного устройства. В корпусе 5 закреплено торцевое уплотнение 6 и радиальные уплотнения 7, 8, 9, изготовленные, например, из фторопласта. Трубопровод 10 высокого давления снабжен манометром 11 замера давления, а трубопровод 12 подвода компонента к подшипнику 3 и бустеру 4 снабжен настроечный шайбой 13 и манометром 14. A pump impeller 2, a thrust bearing 3 and a disk 4 of a booster device are mounted on the shaft 1. An end seal 6 and radial seals 7, 8, 9, made, for example, of fluoroplastic, are fixed in the housing 5. The high pressure pipe 10 is equipped with a pressure gauge 11 for measuring pressure, and the pipe 12 for supplying the component to the bearing 3 and the booster 4 is equipped with a tuning washer 13 and a pressure gauge 14.

В процессе работы турбонасосного агрегата под действием радиальной силы ротор смещается в направлении, перпендикулярном оси. При этом сначала происходит увеличение эксцентриситета щелей в уплотнениях, а затем и врезание деталей ротора во фторопласт 7, 8, 9 и последующий износ уплотнений. Увеличение эксцентриситета щелей приводит к увеличению расхода жидкости через щель. Рост расхода продолжается и при износе уплотнений. Изменение расхода жидкости через трубопровод 12 фиксируется настроечной шайбой и манометром 14. То же самое будет происходить при наличии осевой силы и осевом износе подшипника 3. При этом будет износ уплотнения 6 и увеличенный расход в этом направлении. In the process of operation of the turbopump unit under the action of radial force, the rotor is displaced in a direction perpendicular to the axis. In this case, first there is an increase in the eccentricity of the cracks in the seals, and then the insertion of the rotor parts into the fluoroplastic 7, 8, 9 and subsequent wear of the seals. An increase in the eccentricity of the slots leads to an increase in the flow rate of liquid through the slit. The increase in consumption continues with the wear of the seals. The change in fluid flow through the pipe 12 is fixed with a tuning washer and pressure gauge 14. The same will happen if there is axial force and axial wear of the bearing 3. In this case, there will be wear of the seal 6 and increased flow in this direction.

Следовательно, при изменении геометрии тракта подшипника при износе его здесь изменяются расходные характеристики тракта подшипника, которые фиксируются контрольной аппаратурой на любом этапе контроля и сравниваются с параметрами в момент начала работы. Therefore, when the geometry of the bearing path changes when it is worn out, the consumable characteristics of the bearing path change here, which are recorded by the control equipment at any stage of control and compared with the parameters at the time of starting work.

Ни вибрационное состояние корпуса, ни температура здесь не являются помехой для контроля конкретных параметров, которые можно связать с системой автоматики. Эти факторы и обеспечивают достижение поставленной цели. Neither the vibrational state of the case, nor the temperature here is an obstacle to control specific parameters that can be associated with the automation system. These factors ensure the achievement of the goal.

Способ внедрен и экспериментально проверен. The method is implemented and experimentally tested.

Claims

A method for diagnosing wear of a bearing of a turbopump unit operating on a pumping component taken from a high-pressure cavity, based on monitoring the parameters of the hydraulic path of the bearing, characterized in that during operation they control the ratio of pressure in the bearing cavity to pressure in the high-pressure cavity with measuring the magnitude of the pressure ratio drop from the first start-up of the unit until the time of the diagnostic check.