masterThesis
Estudo do comportamento térmico e hidrodinâmico da lubrificação de mancais escora através de simulação computacional
Autor
RÊGO, Thiago Bonifácio do
Institución
Resumen
Os mancais escora são importantes equipamentos utilizados nas mais diversas aplicações. Destaca-se a sua utilização em hidrogeradores por suportar cargas axiais relevantes. Todavia, o acontecimento de falhas nesses equipamentos podem trazer diversos prejuízos nas empresas de geração elétrica e para o sistema energético nacional com a indisponibilização de energia. Neste trabalho, estuda-se o fenômeno que rege o funcionamento do mancal escora, a lubrificação hidrodinâmica utilizando o ANSYS CFX. Os efeitos hidrodinâmicos da lubrificação são obtidos pela modelagem de uma cunha de óleo com alturas de entrada e saída formam um fino filme de óleo capazes de suportar altas cargas axiais. As condições de operacionais do mancal de escora são obtidas através das variação da temperaturas do óleo e pela variação das alturas de entrada e saída da cunha de óleo. Desse modo, verificasse o comportamento hidrodinâmico e térmico do filme fluido nessas diversas configurações de trabalho. Verificou-se o comportamento hidrodinâmico é predominantemente laminar. Também realiza-se acoplamento do filme fluido com outros componentes do mancal, tais como, a sapata do mancal escora, a cavidade e a interação com os sistemas de resfriamento. Sendo verificados a influência dos acoplamento sobre nos parâmetros térmicos e hidrodinâmicos. As condições operacionais obtidas na unidade geradoras da usina de Paulo Afonso IV são reproduzidas no modelo em três dimensões. Assim, propõe-se a simulação da temperatura da sapata do mancal de escora na condição de falha e verificado, em função do tempo, a atuação do sistema de proteção do equipamento. Thrust bearings are important equipment used in the most diverse applications. It is important to use them in hydrogenerators because they support relevant axial loads. However, the occurrence of failures in these equipments can bring several losses in the companies of electric generation and for the national energy system with the unavailability of energy. In this work, we study the phenomenon that governs the running of the anchor, the hydrodynamic lubrication using the ANSYS CFX. The hydrodynamic effects of lubrication are obtained by modeling an oil wedge with inlet and outlet heights that form a thin oil film capable of withstanding high axial loads. The operating conditions of the heel bearings are obtained by varying the oil temperatures and by varying the inlet and outlet heights of the oil wedge. In this way, the hydrodynamic and thermal behavior of the fluid film in these various working configurations is verified. It was verified that the hydrodynamic behavior is predominantly laminar. Fluid film coupling is also performed with other bearing components, such as the bearing shoe, the cavity, and interaction with the cooling systems. The influence of the coupling on the thermal and hydrodynamic parameters was verified. The operational conditions obtained at the unit generating the Paulo Afonso IV plant are reproduced in the three-dimensional model. Thus, it is proposed to simulate the temperature of the heel bearing shoe in the failure condition and to verify, as a function of time, the performance of the equipment protection system.