Подшипники ГТД и газовых турбин: что указать при заказе

Подшипники ГТД меняют при капитальном ремонте или раньше, когда растут вибрация или температура или в масле появляется стружка. Запрос «нужен подшипник на газовую турбину» поставщику ничего не говорит. В машине несколько опор, у каждой свои подшипники, а у разных типов турбин сами подшипники устроены принципиально по-разному.

Ниже разобрано, как определить тип подшипника и какие данные собрать до запроса.

Коротко: сначала определите тип: подшипник качения (обычно в авиапроизводных двигателях) или скольжения (в тяжёлых и многих промышленных турбинах). Для заказа нужны модель и серийный номер машины, номер опоры, опорный или упорный подшипник, номер детали с ревизией, фактические размеры шейки и зазоры, встроенные датчики температуры, условия смазки и причина замены. Для подшипников скольжения сразу обсуждают перезаливку баббитом, для авиационных подшипников качения восстановление.

Два типа: качения и скольжения

В одном из патентов General Electric прямо сказано, что главное различие между тяжёлыми и авиапроизводными газовыми турбинами как раз в подшипниках. В тяжёлых стоят гидродинамические подшипники скольжения, в авиапроизводных подшипники качения, шариковые и роликовые.

• Подшипники скольжения. В газовых и паровых турбинах это обычно сегментные опорные и упорные подшипники, иногда в одном узле. Рабочий слой колодок из баббита, у упорных колодок часто подложка из медно-хромового сплава.
• Подшипники качения. Шариковые и роликовые подшипники из специальных подшипниковых сталей. Их делают под конкретный двигатель и конкретную опору, с особыми требованиями к материалу, сепаратору и зазорам.

Тип определяют для каждой опоры по документации машины. От него зависит всё остальное: какие данные нужны, как следят за износом и можно ли подшипник восстановить.

Подшипник скольжения: что указать

Если подшипник меняют на такой же, основу запроса составляют данные машины и номер детали:

• модель и серийный номер турбины, номер опоры по документации;
• тип: опорный, упорный или комбинированный;
• номер детали и ревизия, число и исполнение колодок;
• фактический диаметр шейки вала. Если шейку шлифовали, нужен подшипник под уменьшенный размер;
• баббит, если марка указана в документации. В России марки баббитов задаёт ГОСТ 1320-74, например оловянные Б83 и Б88;
• встроенные датчики температуры: термопары или термосопротивления, сколько, в каких колодках, длина выводов.

Датчики в колодках важны не меньше самого подшипника. Требования к защите машин по API 670 включают температуру металла подшипников. В упорном подшипнике датчики ставят минимум в две колодки, в опорном в самую нагруженную, обычно нижнюю. Производители подшипников советуют мерить температуру в самом подшипнике, а не только в масле.

Если подшипник нужно подобрать или пересчитать, например нет документации или меняются условия работы, данных нужно больше. В опросных листах производителей подшипников скольжения спрашивают нагрузки (рабочие и пусковые), частоту вращения и разнос, направление вращения, направление нагрузки, марку масла и его вязкость, давление и температуру подачи, разъёмный ли подшипник, посадки в корпус, эскиз корпуса, а также уплотнения и слив масла.

Подшипник качения авиапроизводного ГТД: что указать

Подшипники опор авиапроизводных двигателей это точные изделия по чертежу изготовителя двигателя. В документации на них указывают тип, размеры, класс точности, размер и число тел качения, радиальный зазор, исполнение и покрытие сепаратора, обработку поверхности, материал и требования к его прослеживаемости.

Покупатель всё это не пересказывает, а даёт данные, по которым поставщик найдёт нужный чертёж:

• модель, модификация и серийный номер двигателя;
• опора и место: номер опоры, модуль двигателя;
• номер детали и ревизия из каталога запчастей;
• наработка подшипника и двигателя, причина замены.

Отдельно оговорите документы. На кольцах и сепараторах авиационных подшипников ставят постоянную маркировку: исходное обозначение, а после ремонта ещё исполнителя и дату каждой переборки. Восстановленный подшипник сопровождается сертификатом по установленной форме. Подшипник без маркировки и документов не позволяет проверить, что он новый или как его ремонтировали.

Признаки износа и как их замечают

Способы контроля зависят от типа подшипника.

Подшипники скольжения. За ними следят по вибрации вала и корпусов подшипников и по температуре колодок. Для наземных газовых турбин с подшипниками скольжения мощностью больше 3 МВт нормы вибрации задаёт ISO 20816-4, авиапроизводные машины в него не входят. Признаки перегрева баббита: изменение цвета, трещины, размазывание слоя, деформация поверхности. Причина чаще всего в смазке: расход, вязкость, разрыв масляной плёнки. Отдельный случай токи по валу: они дают матовую поверхность на шейке и искровые повреждения баббита. Как читать вибрацию на машинах с подшипниками скольжения, разобрано в статье о вибромониторинге турбоагрегатов Bently Nevada.

Подшипники качения. На авиапроизводных машинах смещение вала относительно корпуса мало, поэтому вибрацию меряют датчиками на корпусе. Главный ранний сигнал даёт масло: магнитные стружкосигнализаторы в откачиваемом масле показывают начало разрушения подшипника, и его успевают заменить до полного отказа. Кроме них используют лабораторный анализ проб масла и датчики частиц в потоке масла.

Причину замены важно указать в запросе. По данным NASA, меньше 10% подшипников, снятых с авиадвигателей по причине, отказали от усталости металла. Остальные от перебоев смазки, загрязнения масла, неправильного монтажа, коррозии. Пример из отечественной практики: на двигателе НК-14СТ роликовый подшипник турбины разрушался выкрашиванием наружного кольца от маслоподводящих отверстий, причиной были продукты коррозии и частицы в масле. Если не устранить такую причину, новый подшипник повторит судьбу старого.

Новый подшипник или ремонт

Подшипники скольжения часто восстанавливают перезаливкой баббитом до состояния нового, обычно оловянным баббитом. Качество сцепления баббита с основой проверяют ультразвуком, метод описан в ISO 4386-1. Колодки после перегрева, как правило, меняют. Сам подшипник можно использовать снова, если после исправления он укладывается в допуски.

Авиационные подшипники качения после переборки двигателя тоже используют повторно. По данным NASA, предусмотрено четыре уровня восстановления, и стоимость начинается от 10% цены нового подшипника. Решение принимают по осмотру и требованиям изготовителя двигателя.

Удобная схема для подшипников скольжения: держать запасной комплект, ставить его на останов, а снятый отправлять на перезаливку. Если подшипник уже снят, приложите к запросу фото рабочих поверхностей, результаты замеров и данные контроля: тогда поставщик сразу оценит оба варианта. Вопрос «менять или ремонтировать» удобно решать вместе с ремонтом турбин.

Ошибки, из-за которых подшипник приходит не тот

Не указана опора. В машине несколько опор, и «подшипник турбины» без номера опоры не определяет деталь.

Не учтена перешлифовка шейки. Подшипник стандартного размера на шейку меньшего диаметра даёт неправильный зазор.

Забыли про датчики. Колодки пришли без встроенных датчиков температуры или с другим их числом.

Не указана причина отказа. Заменили подшипник, не устранив загрязнение масла или токи по валу, и через короткое время повторили ремонт.

Чек-лист запроса

• модель, модификация и серийный номер машины;
• номер опоры, тип подшипника (качения или скольжения), опорный или упорный;
• номер детали и ревизия;
• фактический диаметр шейки, если её шлифовали;
• встроенные датчики температуры: тип, число, расположение;
• наработка, причина замены, данные вибрации, температуры и контроля масла;
• если подшипник снят: фото, замеры, рассматривается ли ремонт.