터보기계 문제 해결: Miba Tilting Pad Bearings

2022년 4월 26일 | 화학공학으로

터보 기계 온도 문제가 발생하거나 베어링의 부하 수용 능력을 높여야 하는 경우에는 방향성 윤활 및 열 전도성이 높은 패드 기본 재료와 같은 기능을 사용하는 것이 일반적인 관행입니다. 그러나 특히 구리-크롬과 같은 패드 기본 재료는 가격이 비싸고 베어링 납품 시간이 늘어납니다. 높은 슬라이딩 속도에서 맴돌이 홈 기술이 적용된 Miba 엔지니어링 베어링은 확실히 CuCr 기반 소재보다 성능이 뛰어나므로 베어링 및 응용 분야의 한계를 상당히 뛰어 넘습니다.

틸팅 패드 저널 베어링은 압축기, 터보 기어, 가스 터빈 및 증기 터빈과 같은 회전 장비에 사용됩니다. 베어링의 안전하고 안정적인 작동을 위한 전제조건은 충분한 윤활유 필름 두께이며, 이는 기본적으로 발생하는 하중, 속도 및 선택한 윤활유에 따라 달라집니다. 두 번째 매개변수는 오일에서 생성되는 열입니다. 윤활유와 베어링의 최대 온도는 중요한 매개변수가 될 수 있습니다. 베어링 성능 향상의 핵심은 그에 따라 제품을 설계하는 것입니다. 따라서 고속 및 부하에서도 특정 베어링 영역의 과도한 가열과 오일 막의 과열점을 방지할 수 있습니다.

열 방출을 증가시키기 위해 방향성 윤활 및 열 전도성이 높은 패드 기본 재료와 같은 기능을 사용하는 것이 일반적인 관행입니다. 이 접근 방식이 여전히 불충분한 경우 축 길이나 베어링의 보어 직경을 늘리는 등의 기하학적 옵션이 있습니다. 하지만 이러한 변경으로 인해 오일 수요, 전력 손실 및 공간 요구 사항이 증가하는 경우가 많습니다.

물리적으로 특정 패턴으로 배열된 특정 모양의 견고한 홈이 베어링 재료의 특정 영역에 가공됩니다. 홈은 샤프트 근처의 차가운 오일과 베어링 표면 근처의 따뜻한 오일 사이의 온도 교환을 개선하여 층류 윤활유 흐름을 방해하고 냉각 효과를 생성하도록 최적화되었습니다. 소용돌이 홈이 없는 동일한 베어링과 비교할 때 오일 소비, 마찰력 및 동적 특성과 같은 주요 작동 매개변수는 실질적으로 변하지 않습니다.

소용돌이 홈이 있는 미바 틸팅 패드

Eddy Groove에 의한 성능 향상에 대한 자세한 기사는 2021년에 출판되었습니다(Schüler E, Berner O.)*. 조사는 50~110m/s의 속도 범위와 0~4MPa의 하중 범위에서 보어 직경이 120mm인 Miba 5-틸팅 패드 저널 베어링에 대해 수행되었습니다. 슬라이딩 표면에 가까운 온도 센서를 통해 최대 온도를 정확하게 결정할 수 있습니다. 이 테스트를 통해 상당한 표면 온도 감소가 확인되었습니다.

현재까지 이 기술은 샤프트 직경이 120mm와 500mm인 베어링에서 실험적으로 검증되었습니다. 또한 2021년 1월 일체형 기어 압축기에 최초의 Ø60mm 소용돌이 홈 틸팅 패드 베어링이 설치되었습니다. 기계가 다시 작동되고 이전 베어링 온도 문제가 해결되었습니다. 예상된 온도 강하가 기록되었고 운영자가 이를 확인했습니다.

여름에 테스트되고 검증된 에디 그루브 기술은 기계의 신뢰성과 가용성을 높이기 위해 성능 한계 근처에서 작동하는 일체형 기어 압축기의 고부하 베어링에 특히 유용할 수 있습니다. 어떤 경우에는 감소된 최대 온도로 인해 베어링 크기가 줄어들어 온도를 허용 가능한 수준으로 유지하면서 오일 수요와 베어링의 전력 손실을 줄일 수도 있습니다.

소용돌이 홈으로 인해 감소된 베어링 온도는 다음과 같은 용도로 활용될 수 있습니다.

Miba는 터빈, 압축기, 발전기 또는 산업용 펌프와 같은 중요한 회전 장비에 사용되는 유체 역학 베어링과 래버린스 씰을 생산합니다. 당사의 유막 베어링은 발전은 물론 석유 및 가스 산업, 석유화학 산업에서도 사용됩니다. Miba는 수십 년 동안 업계를 지원해온 이전 Orion, Sartorius Bearings, TCE 및 Zollern Plain Bearings를 결합합니다. OE 제조 및 애프터마켓 지원을 통해 당사는 제품 및 장비의 수명 동안 귀하와 협력합니다.