346 (19)

{PHHf

Rys. XIV.23. Schemat do obliczania prędkości krytycznej podstawowej wirnika przewieszonego

7.2. Dobór krytycznej prędkości obrotowej wirnika

Znajomość krytycznej prędkości obrotowej wirnika ma istotne znaczenie w turbinach. W normalnej eksploatacji wirnik nie może wirować z orędkością równą prędkości krytycznej, musi on być tak skonstruowany, aby jego podstawowa prędkość krytyczna n_k była wyższa lub niższa od prędkości obrotowej pracy n₀.

Jeżeli n_h>n₀, wirnik nazywamy wirnikiem sztywnym, gdy n_k<n₀ — mówimy o wirniku giętkim.

Prędkość krytyczna wirnika sztywnego winna być co najmniej o 20—25% wyższa od jego normalnej prędkości obrotowej:

n_k > (1,2— l,25)n₀.    (XIV.109)

W przypadku wirnika giętkiego prędkość obrotowa n₀ winna być o 30-40% większa od prędkości krytycznej podstawowej pierwszego rzędu. Należy tu dodatkowo uwzględnić zapas względem prędkości krytycznej drugiego rzędu n_k2. Zazwyczaj przyjmuje się:

l,4n_ft| <n₀< 0,7/1*2-    (XIV.110)

Zastosowanie wału giętkiego jest specjalnie celowe w turbinach szybkobieżnych, w celu zmniejszenia ciężaru i gabarytów wirnika.

Turbiny parowe bardzo dużej mocy mają z kolei wielkie rozpiętości między łożyskami, uniemożliwiające realizację wirnika sztywnego (zwłaszcza, gdy się uwzględni podatność łożyskowania).

W przypadku wału giętkiego należy się liczyć ze wzrostem wibracji przy rozruchu i odstawieniu maszyny w czasie przechodzenia przez prędkość krytyczną. Poziom wibracji zależy od szybkości tego manewru, od stanu wyważenia wirnika i od tłumienia drgań.

Jeżeli turbina pracuje ze zmienną prędkością obrotową (turbiny okrętowe, lotnicze, turbiny od napędu kompresorów itp.), wówczas krytyczna prędkość podstawowa powinna w zasadzie leżeć powyżej maksymalnej prędkości występującej w normalnej eksploatacji:

Wirnik powinien być konstruowany jako sztywny. Niekiedy jednak odstępuje się od tej zasady, wykonując wirnik giętki. Wtedy jednak odpowiedni obszar pracy przy n < n,„ musi być wyłączony z pracy ciągłej.

8. O wyważaniu wirników

Ograniczając się do poglądowego omówienia wyważania wirników sztywnych nieodkształcalnych, odsyłamy zainteresowanych problemem wyważania do książki R. Łączkowskiego, Wyważanie elementów wirujących, WNT, Warszawa 1979.

Wiadomo z mechaniki, że ciało sztywne wirujące dokoła jednej z głównych centralnych osi bezwładności nie obciąża łożysk żadną dodatkową siłą dynamiczną. Jeżeli wirnik turbiny wiruje względem głównej osi bezwładności, to obciążenia jego łożysk pochodzą tylko od sił statycznych, praca łożysk jest idealnie spokojna.

W eksploatacji turbin często jednak obserwujemy drgania łożysk (rys. XIV.24), stanowiące zagrożenie bezpieczeństwa ruchu. Bicie łożyska (podwójna

Rys. XIV.24. Drgania łożyska turbozespołu; a — poziome, b — pionowe

amplituda drgań) nie powinno przekraczać pewnej wartości zależnej od prędkości obrotowej wirnika i typu konstrukcyjnego maszyny. Pewne wskazówki w tym względzie zawierają wytyczne VDI (Verein Deutscher lnqenieure) z 1957 r.

Tabela do oceny bicia łożysk B = 2A [pm]

Prędkość obrotowa [obr/min]	Bardzo dobre	Dopusz czalne	Do remontu	Niedopusz czalne
O-fiOO	63	160	400	B> 400
1000	38	95	235	235