Untersuchungen zur Verminderung der Reibleistung großer Turbinenlager

Zusammenfassung

Durch eine Verringerung der Reibungsverluste in den Gleitlagern großer Turbomaschinen könnten zur Stromerzeugung erforderliche Primärenergie und Investitionsmittel in nennenswerter Höhe eingespart werden. Eine Reihe im Prinzip bekannter Maßnahmen zur Reib-leistungsverminderung von Gleitlagern wirken sich jedoch nachteilig oder in bisher nicht hinreichend genau vorausberechenbarer Weise auf die die Betriebssicherheit eines Lagers kennzeichnenden Eigenschaften aus. Da diese Betriebssicherheit absoluten Vorrang hat, müssen bestimmte Zusammenhänge noch genauer untersucht und allgemein die Berechnungsmöglichkeiten verbessert werden, damit die mit der Realisierung reibleistungsvermindernder Maßnahmen verbundenen Risiken kalkulierbar sind bzw. ausgeschlossen werden können.

Eines der Hauptziele dieses Vorhabens waren experimentelle Untersuchungen an zwei großen Turbinenlagern. Da sich die Fertigstellung des hierfür erforderlichen Prüfstandes aus verschiedenen Gründen erheblich verzögerte, kann hiermit erst nach Abschluß der Laufzeit des Vorhabens begonnen werden. Geplant ist, über die Ergebnisse dieser Untersuchungen zu einem späteren Zeitpunkt in einem zweiten Teil zu berichten.

Im vorliegenden Bericht werden zunächst grundlegende Überlegungen über Möglichkeiten zur Reibleistungsverminderung angestellt, in die auch hydrostatische Gleitlager einbezogen werden. Das wichtigste Ergebnis ist, daß sich bei Turbinenlagern mit großen Schmiertaschen eine konstruktive Maßnahme abzeichnet, die eine deutliche Verringerung der Reibleistungsverluste, jedoch keine nachteiligen Folgen auf die Betriebssicherheit solcher Lager erwarten läßt. Anschließend werden die heute üblichen Verfahren zur Berechnung überwiegend stationär belasteter Gleitlager einander gegenübergestellt. Hierbei wird gezeigt, daß die einfachen Verfahren wegen der ihnen zugrundeliegenden Vernachlässigungen unter den bei großen Turbinenlagern vorliegenden Betriebsbedingungen im allgemeinen keine hinreichend genauen Ergebnisse vor allem für die maximalen Schmierfilm- und Lagertemperaturen liefern können, daß auf der anderen Seite jedoch bisher entwickelte genauere Verfahren, in denen die Temperaturunterschiede über der Spalthöhe und thermoelastische Lagerverformungen berücksichtigt werden, so rechenzeitaufwendig und darüber hinaus so schwer handhabbar sind, daß sie bisher für den praktischen Einsatz kaum geeignet sind. Der Sinn des Einsatzes solch aufwendiger Berechnungsprogramme wird schließlich dadurch in Frage gestellt, daß die Spaltströmung bei großen Turbinenlagern im allgemeinen turbulent ist und daß sich der Turbulenzeinfluß bisher nicht mit einer der übrigen Rechnung adäquaten Genauigkeit erfassen läßt. Insbesondere hierzu sind weitere grundlegende Untersuchungen erforderlich.

Im letzten Teil dieses Berichtes wird der Aufbau des Turbinenla-gerprüfstandes beschrieben, der jetzt so weit fertiggestellt ist, daß ein vorsichtiger Probebetrieb möglich ist. Aus Sicherheitsgründen müssen vor einer vollen Inbetriebnahme die noch laufenden Arbeiten am Überwachungssystem abgeschlossen werden.