Product Presentation ezch.ru

1. Опоры скольжения с эластичным
металлопластмассовым
покрытием

2. Эластичное покрытие представляет собой композитный материал,
состоящий из PTFE и бронзовой резины (подложки)
 Авторы покрытия и опытное производство
(1974-1981)г.–Самарский государственный
аэрокосмический университет, Россия.
 Серийное производство с 1982г. – Россия,
АО “Энергозапчасть”.
 Покрытие обеспечивает эластичное гидро-
динамическое скольжение.
 Используется более чем на 1100 гидро-
генераторах всего мира.
 Позволяет увеличить нагрузку до 10МПа,
уменьшить размеры и массу подшипника.
Не требует принудительной подачи смазки
и отдельной изоляции для подшипника.

3. PTFE-Политетрафторэтилен имеет низкий коэффициент трения, высокие
изоляционные свойства и имеет различные названия:
В России – “Фторопласт Ф-4”;
В США – “Teflon” (DuPont);
В Англии – “Fluon” (ICI);
В Германии – “Hostaflon” (Hoechst);
В Японии – “Neoflon” (Daikin).
При производстве опор используются: Фторопласт Ф-4 и наполненные фторопласты.
Наименование показателей Ф-4 Ф4К20 Ф4К15М5 Ф4С15
Твердость по Бринеллю, МПа 29-39 49-53,8 49 39-43
Деформация под нагрузкой 10МПа, (24ч), % 6,6 2,9-3,0 3,5-4,0 3,0-4,0
Интенсивность износа, миллиграмм/ч 625 1,0 0,6 2,6
Коэффициент трения по стали 0,04-0,08 0,14-0,3 0,1-0,39 0,15-0,3
Изоляционные свойства высокие - - высокие
Основные характеристики используемых фторопластов
Ф-4, фторопласт-4 (не наполненный);
Ф4К20, фторопласт-4 плюс добавка 20% кокса (коксовой муки);
Ф4К15М5, фторопласт-4 плюс добавка: 15% кокса и 5% дисульфида молибдена;
Ф4С15, фторопласт-4 плюс добавка 15% стекловолокна.
Примечания:

4. Бронзовая подложка - это пористый
материал из спрессованной проволоки.
 Прочное соединение с фторопластом;
 Хорошее качество паяного слоя
со стальным корпусом опоры;
 Упругие свойства покрытию.
Пористая подложка обеспечивает:

5. Технология производства опор скольжения с эластичным покрытием:
 Изготовление бронзовой подложки
холодным прессованием;
 Соединение фторопласта с бронзовой
подложкой горячим прессованием;
 Пайка покрытия к стальному корпусу;
 Контроль упругой деформации
покрытия, контроль толщины
фторопласта и контроль качества пайки;
 Механическая обработка опоры на
соответствие требованиям ее чертежа;
 Обработка поверхности трения.
На переднем плане сегменты готовые к упаковыванию, изготовлены для подпятника с
пружинными опорами ГА мощностью 44 МВт ГЭС Ситейнокиа, Финляндия.
На заднем плане сегменты для подпятника с шаровыми опорами ГА мощностью 140 МВт
ГЭС Байши, Китай

6. Профили поверхности трения для сегментов подпятника
гидрогенераторов ГЭС и подпятника обратимых машин
(генератор - двигателей) ГАЭС
 При полной нагрузке – приближаются к плоской поверхности;
 При пусковой нагрузке – создают идеальные условия для выхода
подпятника на режим гидродинамического скольжения.
Под нагрузкой эти профили прогибаются:

7. Характер распределения гидродинамических давлений
на поверхности трения сегментов.
 С эластичным покрытием в
зоне максимальных давлений
имеет овальный характер.
Характер распределения давлений:
 С баббитовой облицовкой в
зоне максимальных давлений
имеет пиковый характер;

8. Оценка качества распределения давления
Результаты натурных испытаний:
Качество распределения давления оценивается отношением максимального
значения давления к его среднему значению (К = Рмакс/Рср).
Для сегментов, облицованных баббитом К 2,5.
Результаты натурных испытаний сегментов подпятника, приведенные в таблице,
подтверждают стабильно низкий уровень отношений К = Рмакс/Рср.
Испытания проводились: на ГА №12 Братской ГЭС (Россия,) в 1985, на ГА №3 ГЭС
Лунянся (КНР) в 1991, на ГА №2 ГЭС Гэджоуба (КНР) в 1991 и на ГА №3 ГЭС Дахуа
(КНР) в 1993 с измерением полей температуры, давления и масляной пленки на
поверхности трения.
Место
испытания,
ГЭС
Мощность
агрегата,
МВт
Площадь
покрытия,
см2
Скорость
скольжения,
м/с
Давление
МПа К
(Рмакс/Рср)
Температура,
°С
Рср. Рмакс. Сегмента Масляной
пленки, макс.
Братская 250 870 12,1 11,18 21,1 1,89 42 80
Лунянся 320 2850 10,06 5,0 8,7 1,74 38 71
Гэджоуба 170 2850 9,89 6,4 11,6 1,81 51 76
Дахуа 100 2850 12,5 5,8 10,5 1,81 56 75

9. Общее использование сегментов в подпятниках
вертикальных гидроагрегатов ГЭС и ГАЭС:
на 270 гидроагрегатах 85 ГЭС и ГАЭС.
на 487 гидроагрегатах 89 ГЭС и ГАЭС;
на 198 гидроагрегатах 63 ГЭС;
на 55 гидроагрегатах 24 ГЭС и ГАЭС;
на 59 гидроагрегатах 10 ГЭС и ГАЭС;
на 30 гидроагрегатах 10 ГЭС;
(более чем 30 странах)

10. Типы подпятников, оснащенных сегментами с
эластичным покрытием:
Общий вид однорядного подпятника с опорой
на сферические головки болтов через упругие
тарельчатые опоры.
Используются как однослойные (монолитные)
сегменты, так и двухслойные. Верхний слой
сегмента тонкий (50…60)мм. с облицовкой
поверхности скольжения, нижний – толстый.
Это наиболее распространенный в странах СНГ
тип подпятника, с количеством сегментов от 6 до
20 штук.
Типы опор сегментов используемых в подпятниках:
 Винтовые
 Гидравлические
 “Kingsbury”
 Резиновые
 Шаровые
 Линейные
 Вращающиеся сегменты на неподвижном диске Пружинные

11. Общий вид двухрядного подпятника с
балансирами между каждой парой сегментов
наружнего и внутреннего рядов.
Используются на ГЭС в России:
 Нижегородской (24+24) шт. на 8ГА по 65МВт;
 Жигулевской (20+20) шт. на 20ГА по 115МВт;
 Зейской (18+18) шт. на 6ГА по 215МВт;
 Саяно-Шушенской (20+20) шт. на 10ГА по 640МВт;
 Иркутской (24+24) шт. на 2ГА по 83МВт;
 Новосибирской (24+24)шт. на 7ГА по 57МВт.
Используются на ГЭС в Украине:
 Каховской (24+24)шт. на 6ГА по 59МВт;
 Кременчугской (24+24) на 10Га по 57МВт.
Используется на ГЭС в Казахстане:
 Шульбинской (20+20)шт. на 6ГА по 225МВт.

12. Опыт работы подпятника со средней нагрузкой 11,18МПа
на гидроагрегате №12 Братской ГЭС, Россия
 Подпятники с 12 двухслойными сегментами с
упором на винтовые болты и тарельчатые опоры.
В период 1982 -1983 были заменены верхние
сегменты, облицованные баббитом, работавшие с
ПСП (с принудительной подачей смазки под
высоким давлением), на сегменты с эластичным
покрытием без использования устройств ПСП у
всех 18 гидроагрегатов.
 В 1985, в экспериментальных целях, на ГА №12 был заменен подпятник на новый
подпятник с опытными малогабаритными однослойными сегментами, имеющими при
полной нагрузке среднее давление равное 11,18 МПа.
 В течение 20лет (1985-2005) агрегат работал в приоритетном режиме по пускам, сбросу и
набору нагрузки. В течение первых нескольких лет опытной эксплуатации
контролировали состояние сегментов ежегодно, затем ограничивались только
визуальным контролем при капитальных ремонтах гидроагрегата.
 В 2006 ГА №12 пущен в нормальную эксплуатацию с новыми серийными образцами
сегментов, имеющими при полной нагрузке среднее давление равное 10 МПа.

13. Параметры гидроагрегата №12
Братской ГЭС, Россия
Величина
1985-2005 2006…
Мощность гидроагрегата, МВт 250 250
Частота вращения, об/мин 125 125
Скорость скольжения, m/s. 12,13 12,13
Количество сегментов в подпятнике,
шт.
16 16
Среднее давление, MPa. 11,18 10
Максимальное давление, MPa. 21,1 18,0
Мин. толщина масляной пленки, µkm 17-20 20
Фото сегмента, отработавшего в подпятнике ГА №12 в
режиме опытной эксплуатации без ремонта 20 лет. Все
16 шт. сегментов позднее были доставлены на завод, где
были обследованы. Просканированы их поверхности
трения, толщины фторопласта и параметры упругой
деформации.
Максимальный износ фторопласта имел локальный
характер и не превысил 1мм, параметры упругой
деформации сохранились на прежнем уровне, то есть
усталостные проявления бронзовой резины отсутствуют.

14. Опыт работы сегментов подпятника на восьми гидроагрегатах
Евфратской ГЭС, Сирия
 Подпятники с 12 двухслойными сегментами на
гидравлических опорах.
 Температура сегментов в подпятнике составляла (75…88) °С.
Проблемы с работой подпятника появились сразу.
 В период 1975-1978г. все восемь гидроагрегатов были
оснащены установками подачи смазки под давлением
(ПСП), что позволило облегчить процессы пуска – останова,
но не изменило высокий температурный режим.
То есть периодически продолжали иметь место аварийные
остановы агрегатов по причине повреждения поверхности
трения сегментов.
 В период 1994-1996г. на всех восьми гидроагрегатах сегменты с баббитовой заливкой
были заменены на сегменты с эластичным покрытием и пущены в нормальную
эксплуатацию, при этом устройства ПСП были демонтированы. Имевшие место
проблемы по работе подпятников исчезли.
 Гидрогенераторы введены в эксплуатацию в 1972-1975г.

15. Параметры гидроагрегатов
Евфратской (Табка) ГЭС, Сирия
Величина
С баббитовой
облицовкой
С эластичным
покрытием
Мощность гидроагрегата, МВт 100 100
Частота вращения, об/мин 125 125
Скорость скольжения, m/s. 18,2 18,2
Количество сегментов в подпятнике, шт. 12 12
Среднее давление, MPa. 5,16 6,14
Температура сегмента, °С 75-88 52
Температура масляной пленки, °С ≈ 95 - 120 80
Сравнительные данные применения эластичного покрытия
Баббит СЭМП

16.  Подпятники с восемнадцатью сегментами на пружинных опорах.
 Первые четыре гидроагрегата по 147МВт каждый пущены в
эксплуатацию в 1965.
 Еще два гидроагрегата по 162 МВт каждый пущены в эксплуатацию
в 1972.
 В период 2009-2010 на всех шести гидроагрегатах сегменты с баббитовой заливкой были заменены
на сегменты с эластичным покрытием и пущены в эксплуатацию, при этом устройства ПСП были
демонтированы. Имевшие место проблемы по работе подпятников исчезли.
Опыт работы сегментов подпятника на шести гидроагрегатах
ГЭС Акосомбо, Гана
 В период 1990-2000. была проведена модернизация рабочих колес
и увеличена мощность всех шести гидроагрегатов до 170МВт, при
этом осевая нагрузка на подпятник существенно возросла. В
результате увеличения нагрузки возросли температура и скорость
износа баббитовой поверхности трения у сегментов подпятника,
приводящие к аварийным остановам гидроагрегатов. Для решения
возникшей проблемы длительно проводились различные работы в
самих подпятниках, в системе охлаждения, затем гидроагрегаты
были оснащены установками подачи смазки под давлением (ПСП),
что позволило облегчить процессы пуска – останова, но не
изменило высокий температурный режим и не избавило от
проблем.

17. На строящихся ГАЭС, приведенных в первых пяти строках таблицы, были установлены новые
гидроагрегаты, укомплектованные сразу сегментами с эластичным покрытием. Все гидроагрегаты
работают без каких-либо ограничений по режимам работы и мощности.
Использование сегментов в подпятниках вертикальных обратимых машин
(генератор-двигатель) ГАЭС
Наименование
ГАЭС
Страна Кол-во
x мощность
агрегата
(MW)
Частота
вращения
об/мин
Нагрузка Тип опоры
подпятника
Кол-во
сегментов в
подпятнике
Начало
поставокОбщая
MN
Удельная
MPa
Загорская Россия 6х200 150 14,6 4,0 Гидравлический 16 1985
Круонисская Литва 4х200 150 14,6 4,0 Гидравлический 16 1985
Ташлыкская Украина 7х236 136 14,3 4,0 Гидравлический 16 1989
Днестровская Украина 2х360 150 32,0 5,1 Гидравлический 20+20 2006
Зеленчукская Россия 4x 78 600 4,95 5,0 Винтовой болт 8 2012
Ниагара Фоллс Канада 3x 29 92 8,9 4,6 Kingsbury 16 2014

18.  Подпятники с восемью сегментами на опорах “Kingsbury” оснащенные установками подачи смазки
под высоким давлением (ПСП).
Опыт работы сегментов подпятника на обратимой машине (генератор-двигатель)
ГАЭС Ниагара Фоллс (Sir Adam Beck PGS), в Канаде
 Гидроагрегаты мощностью по 29МВт каждый введены в
эксплуатацию в 1957-1958.
В условиях высокого давления (4,6МПа) и низкой скорости
скольжения (7,5м/с) при нулевом окружном
эксцентриситете подпятники работали ненадежно. Для
снижения нагрузки на подпятник были поставлены
ограничители максимального разворота лопаток
направляющего аппарата насоса-турбины, что снизило
максимальную мощность агрегата, однако
 Вначале 2014, после заменены сегментов с баббитовой облицовкой на сегменты с эластичным
покрытием, один агрегат был запущен в эксплуатацию без установки подачи смазки под высоким
давлением (ПСП). Все имевшиеся ограничения по мощности и времени пусков были сняты.
повреждения баббита периодически имели место. После каждой остановки агрегата требовалась
длительная выдержка перед повторным пуском для снятия тепловых деформаций сегментов, что
снижало мобильность гидроагрегатов.
 С 2015 производится замена сегментов на остальных агрегатах.

19. В направляющих подшипниках, как правило, меньше проблем с
надежностью эксплуатации, по сравнению с подпятниками
гидрогенераторов, но они, тем не менее, имеют место быть.
 Повышенный температурный режим.
 Повреждение поверхности скольжения.
 Повышенная вибрация.
 Снижение изоляционных свойств или пробой изоляции и
другие проблемы.
Кроме того, для поддержания надежной работы ГА постоянно
требуются вложения средств на плановые текущие
и капитальные ремонты направляющих подшипников. Те станции,
которые уже ощутили существенное снижение средств на
эксплуатацию подпятников, теперь склоняются к использованию
сегментов с эластичным покрытием и в направляющих подшипниках.
Для изготовителей гидрогенераторов так же имеется возможность комплектовать НП сегментами с
эластичным покрытием и исключить из конструкции подшипников выполнение специальной
изоляции от подшипниковых токов.
Использование сегментов в направляющих подшипниках
вертикальных гидрогенераторов

20. Место
эксплуатации,
ГЭС
Страна Количество
ГА х Мощность
(МВт)
Диаметр
вала,
мм
Частота
вращения
Об/мин
Кол-во
сегментов в
подшипнике
Год
начала
поставок
Чебоксарская Россия 18х78 1650/1590 57,7 12 1988
Путкинская Россия 4х28 2000 115,4 16 1995
Подужемская Россия 2х24 2500 75,0 16 1998
Тешел Болгария 1х30 900/900 500 6/ 6 2003
Хоа-Бинь Вьетнам 1х240 1590 125 12 2004
Кандом Вьетнам 1х75 2080/1160 167 12/ 12 2005
Юшкозерская Россия 2х9 2000 94 16 2005
Усть-Илимская Россия 13х240 1650/1590 125 12 2005
Майнская Россия 3х107 1590 115 12 2005
Яли Вьетнам 1х180 1380/1200 250 8/8 2007
Бухтарминская Казахстан 6х75 1260 150 8/8 2007
Нивская-3 Россия 2х39 1100/1000 187 8/8 2007
Новосибирская Россия 8х57 1620/1770 63 12/ 16 2007
Зарамагская Россия 1х33 1150 200 7 2007
Кременчугская Украина 9х57 1620 63 8/ 8 2007
продолжение таблицы

21. Место
эксплуатации,
ГЭС
Страна Количество
ГА х Мощность
(МВт)
Диаметр
вала,
мм
Частота
вращения
Об/мин
Кол-во
сегментов в
подшипнике
Год
начала
поставок
Кашхатау Россия 3 х 22 920/800 428 6/ 6 2007
Жигулевская Россия 2 х 115 1590 68 12 2008
Угличская Россия 2 х 63 1400 62 12 2009
Гоцатлинская Россия 1 х 50 1030/1940 200 12/12 2012
Толмачевская-2 Россия 1 х 12 650 1000 12/12 2012
Сесан-3 Вьетнам 1 х 137 1200 327 8 2013
Маткожненская Россия 1 х 20 960 150 8/8 2013
Аргел ГЭС Армения 2 х 56 610 428 6 2013
Плейкронг Вьетнам 1 х 60 1200 150 8 2013
Рукатайо Чили 1 х 52 1000 150 12/8 2014
У. Хантайская Россия 2 х 63 1520 150 16 2014
Саратовская-А24 Россия 1 х 16 1960 91 8 2014
Айурикин Эквадор 4х 68 1870/1030 300 12/12 2015
ДнепроГЭС-2 Украина 2х113 1620 107 12 2015

22. Использование сегментов в опорных двухрядных подшипниках
горизонтальных капсульных гидроагрегатах
Наименование
ГЭС
Страна Кол-во
х Мощность
агрегата
(МВт)
Диаметр
вала,
мм
Удельная
нагрузка
МПа
Скорость
скольжения
м/сек
Подшипник Год
начала
поставок
Тип Кол-во Кол-во
сегментов
Саратовская Россия 1 х 45 1200 4,51 4,71
Турбинный
1 10 1988
Шекснинская Россия 2 х 22 850 3,92 4,17 1 10 1992
Аль-Баас Сирия 3 х 27
1200 3,92 3,93 1 12 2002
900 3,53 2,94 Генераторный 2 10 2002

23. Генераторные и турбинные подшипники двухрядные с балансирами.
 Гидроагрегаты введены в эксплуатацию в 1985-1987г. и проработали
10 лет без проблем в части работы опорных подшипников.
 В период 1995-2000г. произошло: 23 аварийных остановов на ГА №3
и 12 остановов – на ГА №1 по причине повреждения поверхности
трения подшипников. Причем повреждения происходили в равной
степени, как на турбинном, так и на генераторных подшипниках обоих
агрегатов. После каждого ремонта подшипников агрегат работал до
следующего аварийного останова от нескольких часов до нескольких
суток.
 В период 2002-2004г. на всех трех гидроагрегатах сегменты с баббитовой заливкой были заменены
на сегменты с эластичным покрытием и пущены в нормальную эксплуатацию. Имевшие место
проблемы по работе подшипников исчезли.
Опыт работы сегментов опорных двухрядных подшипников на трех
горизонтальных (капсульных) гидроагрегатах ГЭС Аль-Баас, Сирия
 В процессе каждого ремонта проводилось перераспределение нагрузок между подшипниками и
предпринимались безуспешно многие другие меры для восстановления работоспособности
подшипников. Не смогли найти решение возникшей проблемы и приглашенные специалисты
изготовителей гидроагрегатов, проводившие комплексное обследование гидроагрегатов, и
специалисты проводившие монтаж гидроагрегатов.

24. В период проектирования сегментов с эластичным покрытием для замены сегментов с баббитовой
облицовкой имеется возможность:
 Уменьшить площадь поверхности трения сегмента.
 Выполнить окружные и радиальные эксцентриситеты с оптимальными параметрами для
конкретных условий эксплуатации.
В период эксплуатации ГА позволяют:
 Производить холодные и горячие пуски без ограничений по времени и по количеству.
 Производить набор и сброс нагрузки без ограничений по мощности и по времени.
 Производить остановы ГА на выбеге (без принудительного торможения).
 Существенно снизить износ тормозных колодок гидравлических тормозов и загрязнение
изоляции ГА продуктами горения этих колодок за счет снижения порога подачи импульса на
торможение при останове ГА с 30% до 10…20% от номинальных оборотов.
 Снизить потери мощности.
 Снизить тепловые потери.
 Обеспечить высокую надежность и многолетний (до 40 лет) срок службы.
перед опорами скольжения облицованных
баббитом:
В период монтажа сегментов в подпятник:
 Не требуется производить подгонку поверхности трения сегментов к диску пяты.
 Позволяют производить провороты ротора без использования специальной жировой смазки.

25. В период проектирования нового ГА с использованием
сегментов подпятника с эластичным покрытием за счет
увеличения удельной нагрузки актуально уменьшение
габаритных размеров и стоимости изготовления подпятника.
перед опорами скольжения облицованных
баббитом:
Сегменты с эластичным покрытием обеспечивают уникальную
несущую способность, высокую надежность и долговечность в
работе подшипников, а также обеспечивают существенное
уменьшение затрат при их эксплуатации, что подтверждено
многолетним (более 30 лет) использованием их на
гидрогенераторах всего мира.