Bearing Turbin Uap

Bantalan film minyak merupakan peralatan standar turbin uap. Operasi mereka ditentukan oleh prinsip pelumasan hidrodinamik yang membutuhkan jumlah oli yang cukup untuk mengisi celah antara poros dan bantalan. Pembentukan irisan film minyak dan pembentukan kondisi untuk pelumasan hidrodinamik tergantung pada jenis bantalan, kecepatan relatif, viskositas minyak. Kriteria bearing berdasarkan arah pembebanan adalah:

  • jika beban bekerja tegak lurus terhadap sumbu poros, maka bantalan didefinisikan sebagai “bantalan journal”;
  • jika beban bekerja dalam arah sumbu poros, maka bantalan didefinisikan sebagai “bantalan dorong.”

Journal Bearing

Bantalan journal diklasifikasikan pada jenis permukaan geser:

  • Jika bantalan journal memiliki permukaan geser yang tetap, maka itu didefinisikan sebagai “bantalan lengan/sleeve”;
    • Bentuk dasar bantalan lengan adalah bantalan silinder, di mana penampang permukaan bantalan adalah lingkaran. Sebenarnya, bantalan semacam ini tidak digunakan dalam uap turbin, karena rentan menyebabkan ketidakstabilan, khususnya cambuk minyak [5], dan memiliki telah lama diganti dengan desain lain
  • jika bantalan memiliki beberapa bantalan berporos, yang dapat dimiringkan dengan bebas dan didefinisikan sebagai “tilting pad journal bearing” (TPJB).
    • TPJB dapat memiliki beberapa bantalan, di sekitar kedua bagian cangkang bantalan atau hanya di bagian bawah. Selain itu, bantalan dapat sama atau berbeda di antara mereka. Bantalan yang sama adalah kasus yang paling umum, sementara, misalnya, TPJB tiga bantalan asimetris telah digunakan dalam turbin uap besar yang digunakan di pembangkit listrik tenaga nuklir.
Sleeve bearing dan tilting pad journal bearing

Thrust Bearing

Bantalan dorong/thrust yang digunakan dalam turbin uap umumnya berbantalan miring. Sudut kemiringan dapat bervariasi dengan kapasitas beban bantalan. Umumnya, dua bantalan dorong dipasang dalam konfigurasi depan-ke-depan atau belakang-ke-belakang untuk menyeimbangkan gaya dorong rotor aksial di kedua arah. Akhir-akhir ini, dua bantalan dorong dipasang di sisi bantalan jurnal, sehingga menjadi jenis “bantalan gabungan”.

Thrust bearing

Bahan Pelapis Bearing

Bahan yang digunakan untuk melapisi bantalan sangat penting untuk benar dan operasi jangka panjang, tetapi ada baiknya juga menghabiskan beberapa kata tentang yang utama bagian struktural dari bantalan yang digunakan untuk turbin uap.

Biasanya, cangkang bantalan terbuat dari baja struktural, mungkin dengan tinggi kekuatan dan sifat permesinan/pengelasan yang baik seperti S355 J0, sesuai dengan ASTM A572 Gr 50 ,C22 + n atau C45, dari besi tuang EN-GJL-250/350 atau setara.

Bantalan sering dibuat dari bahan yang sama dengan cangkang, terkadang memasukkan paduan CuCr1Zr.

Pivot tertuju pada beban terkonsentrasi tinggi dan terbuat dari baja krom paduan martensit rendah, perlakuan panas, seperti 100Cr6, setara dengan AISI 52100, kekerasannya tinggi, bahan ini tahan aus dan sesuai untuk permesinan deformasi dingin.

Paduan gesekan rendah (logam putih)

Komponen yang berpotensi bersentuhan dengan rotor dilapisi dengan bahan dengan koefisien gesekan rendah dan ditandai dengan kekerasan yang lebih rendah dari bahan poros (biasanya baja), baik dalam bantalan journal dan bantalan dorong. Hal ini dikarenakan dua alasan utama:

  1. Selama start-up turbin, atau run-down, ketika kecepatan geser antara permukaan bantalan dan rotor berpelumas film hidrodinamik rendah dan utuh dapat tidak terbentuk, kemungkinan kontak antara permukaan menghasilkan keausan material yang kurang keras (yang bertindak sebagai elemen pengorbanan). Dengan cara ini, poros rotor dilindungi, sementara komponen bantalan yang dilapisi oleh bahan dengan koefisien gesekan rendah, sebenarnya, dianggap suku cadang yang sengaja diauskan. Jelas, kehadirannya dari pompa minyak di bantalan jurnal sangat membatasi kemungkinan kontak.
  2. Pada saat start-up turbin, dalam hal pelumasan batas, koefisien gesekan rendah memungkinkan membatasi torsi breakaway yang diperlukan untuk memulai dan akibatnya juga keausan semua komponen.

Dalam turbin uap, bahan pelapis yang digunakan umumnya disebut “babbitt”,” sebuah istilah yang sebenarnya mengacu pada serangkaian paduan secara luas. Isaac Babbitt menemukan jenis pertama dari paduan ini pada tahun 1839. Sejak itu, ia telah menjadi eponim dari paduan ini. Standar ASTM B23-00 lebih sesuai untuk menunjukkan paduan ini sebagai “logam putih,”. Logam babbitt adalah istilah nama dagang. Paduan berdasarkan timah biasanya digunakan untuk turbin. Paduan ini membedakan untuk persentase elemen lain, terutama antimon dan tembaga, dan tidak mengabaikan persentase kehadiran timbal. Logam Babbit tersedia dalam bentuk batang pipih atau seperti coklat batangan.

Logam Babbit

Bahan Polimer

Baru-baru ini, bahan polimer, yang dicirikan oleh koefisien gesekan yang rendah, telah dipertimbangkan untuk menggantikan logam putih, khususnya dalam visi “ramah lingkungan”, untuk benar-benar menghilangkan lapisan yang memiliki timbal sebagai elemen paduan. Pilihan yang hampir “alami” adalah polytetrafluoroethylene (PTFE) (C2F4)n, yang mengumpulkan koefisien gesekan rendah dengan baja ke karakterisitik positif logam putih lainnya, dan diakui sebagai “ramah lingkungan.” Juga, bahan ini melekat dengan baik pada baja dan akan dengan mudah membuat lapisan komponen bantalan yang dapat bersentuhan dengan rotor.

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR KONVERSI ENERGI LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Tanuma, Tadashi. (2017). Advances in Steam Turbines for Modern Power Plants. Duxford: Elsevier.

Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments