10.05.2025
В типичных паровых или газовых турбинах поездов могут быть включены дизельные двигатели, редукторы или повышающие передачи, компрессоры, генераторы, насосы или расширители. Масляная система включает в себя ряд компонентов, для которых насосы обеспечивают достаточный поток и давление, например, шестерни, опорные и упорные подшипники в машинах. Охлаждение и фильтрация масла в равной степени зависят от расхода и давления насоса для правильной работы. В зависимости от области применения используются различные альтернативные системы. Системы, находящиеся в эксплуатации, проектируются и изготавливаются в соответствии со стандартом API 614; однако в случае выработки электроэнергии они часто проектируются и изготавливаются в соответствии со стандартами OEM. В этой статье будут рассмотрены насосы и то, как определенные состояния системы, такие как вовлечение воздуха, могут нарушить функцию перекачки и привести к замедлению или остановке оборудования, для которого они предназначены. Чтобы предотвратить повреждение оборудования, необходимо включить несколько этапов защиты. В статье также будет сравниваться, как различные насосные технологии более или менее подходят для борьбы с вовлечением воздуха, и как один OEM решил перейти от гидродинамического или центробежного насоса к объемному или винтовому насосу.
Воздухововлечение в смазочном масле
Когда масло проходит через несколько точек смазки в машине, воздух будет поглощаться смазочным маслом, которое в атмосферных условиях уже содержит около 5 процентов растворенного воздуха. Иногда захват воздуха будет существенно развиваться при смазке разбрызгиванием или туманом, что часто случается с двигателями и коробками передач. Когда масло возвращается в бак смазочного масла, который обычно находится под атмосферным давлением, большая часть воздуха высвобождается и удаляется. Скорость выпуска воздуха зависит от многих факторов, таких как объем бака и полученное время удержания, конструкция бака, включая перегородки и любые добавки, используемые для предотвращения пенообразования и улучшения выпуска воздуха. Как видно на рисунке 1, преобразование из растворенного и увлеченного в свободный воздух в смазочном масле во многом зависит от давления. В системе циркуляционный масляный насос будет всасывать масло под давлением всасывания, что значительно увеличит наличие свободного воздуха. Всасывающая линия, включая сетчатый фильтр и ограничения от клапанов, колен и трубопроводов, приводит к падению давления до того, как масло попадет в насос. При поступлении в насос в масле будет содержаться все больше свободного воздуха.
Кроме того, небольшое снижение давления всегда происходит, когда масло поступает в насос и насосные элементы, и значительное количество свободного воздуха может вырваться в результате падения давления. Для облегчения установки и уменьшения ограничений, связанных с расположением всасывающего трубопровода, большинство систем смазочного масла сегодня используют вертикальные насосы, монтируемые на баке, что значительно отличается от «классической» системы API 614 с ее салазками, баком смазочного масла и горизонтальными, отдельно стоящими насосами. Насосы, монтируемые на баке, позволяют экономить пространство, позволяя насосу быть либо погруженным, либо — используя короткую всасывающую трубу — непосредственно в баке.
Эффекты от перекачивания смазочного масла с воздухом
Наиболее распространенным насосом является гидродинамический или центробежный насос. Он имеет ряд преимуществ с точки зрения простоты и стоимости и может быть установлен вертикально в баке смазочного масла в качестве дренажного насоса. Обычно механическое уплотнение вала и предохранительный клапан или клапан сброса давления не требуются. Центробежный насос менее чувствителен к примесям и выравниванию двигателя и всегда фиксируется пилотным монтажным фланцем и адаптером. Другим наиболее используемым типом насоса в системах смазочного масла является винтовой насос, который относится к семейству насосов объемного вытеснения. Обычно для систем смазочного масла используется трехвинтовой насос. Он имеет три ротора, один приводной ротор и два холостых ротора, окруженных поддерживающей втулкой, в которой вращаются роторы. По сравнению с другими насосами объемного вытеснения поток плавный и без пульсаций, а также известен хорошими характеристиками всасывания даже при холодном и вязком масле. Как насос объемного вытеснения, предохранительный клапан является неотъемлемой частью конструкции насоса. Что касается осложнений, связанных с вовлечением воздуха растворенным и свободным воздухом, два типа насосов ведут себя по-разному. Когда масло поступает в центробежный насос, внезапное падение давления на входе и в глазке рабочего колеса превратит растворенный воздух в свободный воздух, что может заблокировать насос (также называется паровой пробкой). Даже при вентилируемых и правильно спроектированных масляных баках ускорение входящего потока приведет к прорыву воздуха. До того, как произойдет паровая пробка, уменьшенная плотность потока масла/воздуха ограничит поток насоса и способность нарастания давления. Результатом станет срабатывание сигнализации низкого давления масла и, возможно, команда на отключение от системы управления. Резервный насос будет задействован, и если он сможет преодолеть давление открытия обратного клапана ниже по потоку, то, как мы надеемся, вреда не будет. Винтовой насос ведет себя по-другому, и нарастание давления связано только с противодавлением системы, а не с плотностью. Однако увеличение свободного воздуха несколько снизит поток насоса, что необходимо учитывать при выборе производительности насоса. Прослушивание шума и вибраций в насосе может помочь определить вовлечение воздуха. Иногда это неправильно называют кавитацией. В отличие от обычной кавитации, которая связана со скоростью на входе, обычно не наносится вреда насосу. Это больше похоже на многофазную перекачку, где двухфазный поток на входе превращается в однофазный по мере увеличения давления.
