Ремонт микротурбин. Покрытия MODENGY для лепестковых газодинамических подшипников

Возрастающая популярность микротурбин (микротурбогенераторов) обусловлена развитием электроники, делающей возможной работу оборудования без вмешательства человека.

С помощью микротурбин энергия сгорания топлива преобразуется в электроэнергию и тепло. Устройства обладают высокой производительностью, при этом они компактны и экологичны.

Интервалы обслуживания и текущего ремонта микротурбин гораздо больше, чем у газопоршневых установок. Они не требуют применения масел или охлаждающих жидкостей, что делает микротурбогенераторы выгодной альтернативой другим видам электростанций.

Микротурбинами снабжают торговые комплексы, дата-центры, стройплощадки, фармацевтические склады, нефтяные платформы, объекты аграрной сферы. Они применяются в самых сложных проектах автономного электроснабжения, в том числе в условиях Крайнего Севера.

Широкое распространение микротурбин стало возможным благодаря разработке бесконтактных опор с газовой смазкой – лепестковых газодинамических подшипников (ЛГП). Они работоспособны в условиях значительных перепадов температур и внешних теплопритоков, обладают высокими демпфирующими свойствами и вибростойкостью.

При ремонте микротурбин именно ЛГП уделяют особое внимание. Наиболее технологически сложной задачей является обеспечение работоспособности трибопары «лепесток/вал» (рис. 1).

Рис. 1. Лепестковый газодинамический подшипник и его схематичное изображение: 1 – лепесток, 2 – вал, 3 – корпус.

Пара «лепесток/вал» должна обладать:

• Сравнительно низким коэффициентом трения
• Способностью противостоять задирам
• Износостойкостью
• Устойчивостью к экстремально высоким температурам

Обеспечить паре трения такие свойства возможно с помощью антифрикционных твердосмазочных покрытий MODENGY. Они наносятся на несущие поверхности лепестков и защищают их от преждевременного износа – особенно в моменты контакта с валом при пусках и остановках микротурбин, а также в переходных и аварийных режимах работы оборудования.

Экстремальная теплонапряженность элементов современной газотурбинной техники требует применения покрытий, не разрушающихся при температурах +400...+700 °С.

Кроме того, материалы должны иметь высокую адгезию к металлам, обладать малым износом, очень низким коэффициентом трения и быстрой прирабатываемостью.

Антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY, применяемые в сфере энергетики, отвечают этим требованиям. Они используются при производстве российских микротурбин и ремонте зарубежных устройств (в частности, известного бренда Capstone).

Классические антифрикционные покрытия производятся на основе твердых смазочных материалов слоистой кристаллической структуры – как правило, дисульфида молибдена. В качестве связующего вещества используются органические смолы – эпоксидная, фенолформальдегидная, акриловая и др.

Благодаря свойствам твердых смазочных частиц такие материалы эффективно снижают трение и защищают детали от появления задиров. Дисульфид молибдена придает обработанным поверхностям характерный серый цвет с металлическим отблеском (рис. 2).

Рис. 2. Внешний вид покрытий MODENGY на различных деталях

В линейке покрытий MODENGY имеются как материалы на основе традиционных твердых смазок (дисульфида молибдена, политетрафторэтилена, графита и др.), так и составы с другими компонентами.

В качестве примера можно привести покрытие MODENGY 2560 с дисульфидом вольфрама и неорганическим связующим веществом на основе комбинации солей металлов.

Помимо дисульфида вольфрама, в состав материала входит специально синтезированный графит, армирующие и стабилизирующие элементы.

Покрытие MODENGY 2560 отличается:

• Термической стабильностью до +500 °С
• Устойчивостью к кислотам
• Повышенными адгезией и износостойкостью
• Эффективностью как при низких, так и при высоких скоростях скольжения (от 0 до 20 м/с)

MODENGY 2560 успешно используется в лепестковых газодинамических подшипниках турбин, снижая трение и износ в моменты пуска/останова оборудования.

Для подшипников, работающих в других диапазонах температур, применяются также покрытия MODENGY 1007 и MODENGY 1014.

MODENGY 1007 на основе графита и полиамид-имидного связующего обладает высокой адгезией, износостойкостью и свойствами антиаварийной смазки.

Основные характеристики покрытия:

• Цвет: серо-черный
• Диапазон рабочих температур: -50… +350 °С
• Нормативный расход: 65 г/м²
• Температура/время полимеризации: +200 °С / 20 мин

На поверхностях лепестков MODENGY 1007 образует особо прочную и термостойкую полимерную пленку с интегрированной твердой смазкой. Покрытие отлично защищает детали в условиях повышенной влажности.

MODENGY 1014 на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) и дисульфида молибдена обладает низким коэффициентом трения, химической стойкостью, отличными разделительными свойствами, способностью предотвращать скачкообразное движение контактирующих поверхностей. После нанесения и полимеризации оно образует слой с очень гладкой текстурой, что важно для обеспечения газодинамического режима в подшипнике.

Основные характеристики покрытия:

• Цвет: серый
• Диапазон рабочих температур: -75 … +255 °С
• Защита от коррозии: > 672 часов (по стандарту DIN EN ISO 9227)
• Нормативный расход покрытия: 55 г/м²
• Температура/время полимеризации: +200 °С / 40 мин

MODENGY 1090 – адаптивное твердосмазочное покрытие для высокотемпературных узлов трения. Это самый термостойкий материал в ассортименте MODENGY. Покрытие разработано при участии Московского Авиационного института (МАИ).

Основные характеристики покрытия:

• Цвет: серо-черный
• Диапазон рабочих температур: -80 … +730 °С
• Нормативный расход покрытия: 130 г/м²
• Термический цикл отверждения: +90 °С / 40 мин → +200 °С / 30 мин → +260 °С / 60 мин → +370 °С / 60 мин

Данный материал успешно прошел испытания в МАИ в лепестковых газодинамических подшипниках. Его результатами подтверждена высокая термостойкость, низкий коэффициент трения и требуемый ресурс в экстремальных условиях эксплуатации.

Специально для лепестковых газодинамических подшипников был выпущен материал MODENGY 1071. Благодаря реализации адаптационного механизма в композиции покрытия коэффициент трения остается стабильным в широком диапазоне контактных давлений.

Характеристики MODENGY 1071:

• Низкий и стабильный коэффициент трения
• Устойчивость к перепадам температур
• Гладкая текстура
• Широкий диапазон рабочих температур (-200…+260 °С)
• Химическая стойкость

Покрытие MODENGY 1071 успешно заменяет импортные покрытия, применяемые зарубежными производителями ЛГП, являясь лучшим представителем в этом сегменте специализированных покрытий согласно сравнительным испытаниям.

Все покрытия MODENGY, применяемые при производстве и ремонте микротурбин, обеспечивают ресурсную смазку лепестковых газодинамических подшипников и позволяют создавать необслуживаемые узлы трения.

Компания «Моденжи» занимается разработкой покрытий под конкретные задачи заказчиков, а также оказывает услуги по нанесению материалов на предоставленные детали.